×
09.05.2019
219.017.4968

Ядерный реактор

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано при создании атомного реактора, преимущественно малой мощности. Ядерный реактор содержит герметичный корпус, частично заполненный теплоносителем, и погруженную в него активную зону. Герметичный корпус выше активной зоны разделен горизонтальной перегородкой на две полости, сообщенные вертикальной перепускной трубой, один конец которой соединен с горизонтальной перегородкой, а другой открывается на уровне активной зоны. Общий объем теплоносителя не превышает объема нижней полости. На поверхности горизонтальной перегородки размещена теплоизоляция. Теплообменники первого/второго контура пропущены через шахту с теплоизолированными стенками в верхней полости и размещены ниже горизонтальной перегородки. Технический результат - уменьшение массы конструкционного материала. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано при создании атомного реактора, преимущественно малой мощности для удаленных территорий.

Известны ядерные реакторы бассейнового типа, в которых функцию биологической защиты выполняет толстый слой воды (И.А. Чусов, А.С. Шелегов, О.Ю. Кочнов. Особенности конструкций исследовательских реакторов водо-водяного типа. // Известия вузов. - Ядерная энергетика. 2016. - №3. - С. 116-126).

Недостатком известных устройств является возможный выход воды, прошедшей активную зону и активированной изотопом азот-16, непосредственно на поверхность бассейна реактора, что ведет к недопустимому уровню дозовой нагрузки в реакторном зале.

Наиболее близкими по технической сущности к заявляемому устройству является ядерный реактор ВГР-50 (Гребенник В.Н., Кухаркин Н.Е., Пономарев-Степной Н.Н. Высокотемпературные газоохлаждаемые реакторы - инновационное направление развития атомной энергетики. М.: Энергоатомиздат, 2008. - 136 с.). Реактор содержит массивный твердый верхний блок биологической защиты, размещенный в верхней части корпуса ядерного реактора, выполненный из нейтронно- и гаммапоглощающего материала.

Недостатком такого устройства является большая масса поглощающего материала, что затрудняет транспортировку и монтаж реактора, а также увеличивает массу захораниваемых материалов при выводе реактора из эксплуатации.

Перед авторами стояла задача устранения указанных недостатков, а именно создание атомного реактора, обладающего уменьшенной массой конструкционного материала.

Для решения поставленной задачи в ядерном реакторе, содержащем герметичный корпус, частично заполненный теплоносителем, и погруженную в него активную зону, герметичный корпус выше активной зоны разделен горизонтальной перегородкой на две полости, сообщенные вертикальной перепускной трубой, один конец которой соединен с горизонтальной перегородкой, а другой открывается на уровне активной зоны, при этом общий объем теплоносителя не превышает объема нижней полости. На поверхности горизонтальной перегородки размещена теплоизоляция. Теплообменники первого/второго контура пропущены через шахту с теплоизолированными стенками в верхней полости и размещены ниже горизонтальной перегородки.

Технический результат - уменьшение массы конструкционного материала.

Сущность изобретения поясняется фигурами, на фиг. 1 представлено схематическое изображение устройства. На фигуре приняты следующие позиционные обозначения: 1 - крышка корпуса реактора, 2 - стакан корпуса реактора, 3 - горизонтальная перегородка, 4 - теплоизоляция, 5 - верхняя полость, 6 - нижняя полость, 7 - перепускная труба, 8 - корзина реактора, 9 - активная зона, 10 - боковой отражатель, 11 - тяги органов СУЗ, 12 - уровень теплоносителя в холодном реакторе, 13 - уровень теплоносителя при работе реактора на мощности, 14 - теплообменник.

Ядерный реактор содержит герметичнопрочный корпус реактора, включающий крышку корпуса реактора 1 и стакан корпуса реактора 2, соединенных фланцами через горизонтальную перегородку 3 с теплоизоляцией 4. Горизонтальная перегородка 3 делит объем реактора на две части - верхнюю полость 5 и нижнюю полость 6. Полости соединены между собой вертикальной перепускной трубой 7, верхний срез которой открывается в верхнюю полость 5 непосредственно на горизонтальной перегородкет3, а нижний - в нижнюю полость 6 на уровне верхнего среза активной зоны 9, размещенной в нижней части корзины реактора 8. На внешней поверхности корзины реактора 8 на уровне активной зоны 9 размещен боковой отражатель 10. Контроль реактивности реактора ведется органами СУЗ, тяги органов СУЗ 11 пропущены в гильзах через верхнюю полость 5 и крышку корпуса реактора 1 к приводам, размещенным вне корпуса реактора. Активная зона 9 реактора залита теплоносителем, при остановленном и охлажденном реакторе уровень теплоносителя устанавливается на отметке 12, при работе реактора на мощности теплоноситель частично перетекает в верхнюю полость 5, заполняя ее, а нижней полости 6 уровень теплоносителя устанавливается на отметке 13. В нижней полости 6 между уровнем теплоносителя при работе реактора на мощности 13 теплоизоляцией 4 горизонтальной перегородки 3 размещены теплообменники 14 для отвода тепла из нижней полости 6 корпуса ядерного реактора.

Устройство работает следующим образом.

При остановленном и захоложенном реакторе теплоноситель стекает в нижнюю полость 6 и устанавливается на отметке 12, при этом столб теплоносителя выполняет функции биологической защиты от остаточного радиоактивного излучения облученного топлива. Поскольку короткоживущие радиоактивные примеси в теплоносителе отсутствуют, высоты столба теплоносителя над активной зоной достаточно для снижения дозовой нагрузки в реакторном зале до приемлемого уровня даже при наличии термоконвективного выноса теплоносителя на уровень поверхности теплоносителя в холодном реакторе 12 из-за отсутствия его активации потоком нейтронов в активной зоне 9.

При выводе реактора на мощность начинается активация теплоносителя и подъем его температуры. С учетом теплоотвода в зал реактора от крышки корпуса реактора 1 можно утверждать, что температура в верхней полости 5 устанавливается на более низком уровне, чем в нижней полости 6. Поэтому вследствие разницы в давлениях насыщения теплоноситель из нижней полости 6 по перепускной трубе 7 передавливается в верхнюю полость 5, при этом теплоноситель отбирается из опускного участка тракта теплоносителя, с низким содержание короткоживущих радиоактивных изотопов. В результате под горизонтальной перегородкой 3 формируется паровая камера, в которой идет конденсация радиоактивного пара на поверхности теплообменников 14, а выше паровой камеры расположен слой неактивированного теплоносителя, выполняющего роль биологической защиты. При возникновении аварийной ситуации, связанной с потерей теплоносителя при работе реактора на мощности, происходит снижение уровня теплоносителя в стакане корпуса реактора 2 без слива теплоносителя из верхней полости 5, то есть сохраняются защитные функции. При опускании уровня теплоносителя до верхнего среза активной зоны 9 осушается нижний конец перепускной трубы 7, давление в полостях 5 и 6 выравнивается и теплоноситель перетекает в нижнюю полость 6, препятствуя осушению твэл и плавлению активной зоны 9. теплоизоляции

Для снижения притока тепла в верхнюю полость 5 на поверхности горизонтальной перегородки может быть размещена теплоизоляция 4.

Для снижения притока тепла в верхнюю полость 5 теплообменники 14 могут быть пропущены через шахту с теплоизолированными стенками и размещены ниже горизонтальной перегородки 3.

Пример конкретного исполнения устройства - водоводяной кипящий реактор с давлением пара 16 атм, с диаметром корпуса 4 м и высотой 11 м. Толщина стенок из нержавеющей стали - 20 мм, общая масса корпуса 26 тонн, что допускает его транспортировку любым видом транспорта двумя блоками заводского изготовления - крышка корпуса реактора и стакан корпуса реактора. Горизонтальная перегородка выполнена в виде диска толщиной 10 мм, зажатого между фланцами крышки корпуса реактора и стакана корпуса реактора. Перепускная труба - из нержавеющей стали 100×2. Конструкция активной зоны и твэл - аналогичны таковым реактора ВК-50. Крепление ТВС в корзине реактора - замковое в опорной плите активной зоны. Теплоноситель - вода - заливается в стакан корпуса реактора до уровня ниже теплоизоляции 4 на 20 см. При выводе реактора на номинальную мощность температура воды в нижнем объеме возрастает до 200°С, давление поднимается до 16 атм и вода передавливается из нижней полости в верхнюю. Высота верхней полости - 2 м, что достаточно для поглощения ионизирующего излучения от радиоактивного пара под горизонтальной перегородкой.

В предложенном устройстве функции верхней биологической защиты выполняет слой не активированного теплоносителя и отсутствует твердая защита от ионизирующего излучения, что существенно снижает массу реактора. Кроме того, вода, заполняющая верхнюю полость, является аварийным запасом, обеспечивающим функцию пассивной защиты активной зоны от расплавления при инцидентах, связанных с потерей теплоносителя первого контура. Следует также отметить, что реализация технического решения не ведет к увеличению габаритов реактора, поскольку избыточная вода, перетекающая в верхнюю полость при работе реактора на мощности, в расхоложенном состоянии реактора занимает объем парового пространства с теплообменниками.

Использование изобретения позволяет снизить транспортные расходы, сократить сроки монтажа и уменьшить объем захораниваемых радиоактивных материалов при выводе установки из эксплуатации.

Перечень позиций

1 - крышка корпуса реактора

2 - стакан корпуса реактора

3 - горизонтальная перегородка

4 - теплоизоляция

5 - верхняя полость

6 - нижняя полость

7 - перепускная труба

8 - корзина реактора

9 - активная зона

10 - боковой отражатель

11 - тяги органов СУЗ

12 - уровень теплоносителя в холодном реакторе

13 - уровень теплоносителя при работе реактора на мощности

14 - теплообменник


Ядерный реактор
Ядерный реактор
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 14.
25.08.2017
№217.015.c564

Ротор электрической машины

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано в электрических машинах с постоянными магнитами. Технический результат - увеличение магнитного потока и улучшение рабочих характеристик электрической машины. Ротор содержит вал из магнитомягкого материала, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618217
Дата охранного документа: 03.05.2017
29.12.2017
№217.015.fcff

Устройство для коррекции порядка при нормализации чисел

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к устройствам обработки данных, и может быть использовано для построения средств автоматики и функциональных узлов систем управления, а также в устройствах обработки чисел с плавающей запятой при нормализации данных....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638724
Дата охранного документа: 15.12.2017
19.01.2018
№218.016.0dea

Устройство для определения количества старших единиц (нулей) в двоичном числе

Изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат: расширение функциональных возможностей в части возможности определения старших единичных или нулевых разрядов для двоичных чисел со знаком, а также простое увеличение разрядности входной информации. Результат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002633110
Дата охранного документа: 11.10.2017
13.02.2018
№218.016.24b4

Способ получения высококоэрцитивных магнитов из сплавов на основе nd-fe-b

Изобретение относится к области получения постоянных магнитов и может быть использовано при производстве высокоэнергетических постоянных магнитов на основе редкоземельных (РЗМ) сплавов и, в частности, на основе неодима, железа и бора (сплав Nd-Fe-B). Способ получения высококоэрцитивных магнитов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002642508
Дата охранного документа: 25.01.2018
10.05.2018
№218.016.44e5

Многовыходной арбитр приоритетов

Изобретение относится к арбитражу в системах обработки информации при организации обмена данными между устройствами. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей, в части формирования М групп указателей номера группы запросов в унитарном коде «1 из N» в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002649943
Дата охранного документа: 05.04.2018
20.06.2018
№218.016.64f1

Устройство для распаковки данных

Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для использования в системах обработки информации. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей в части возможности восстановления сжатых данных и простота реализации. Устройство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002658147
Дата охранного документа: 19.06.2018
20.02.2019
№219.016.bc43

Архитектура для интеллектуальных вычислительных и информационно-измерительных систем с нечеткой средой вычислений

Изобретение относится к области цифровой вычислительной техники, интеллектуальных вычислительных систем и интеллектуальной информационно-измерительной техники с потоковой обработкой информации в нечеткой и перемежаемой среде вычислений и может быть использовано как для создания интеллектуальных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002680201
Дата охранного документа: 18.02.2019
14.03.2019
№219.016.df5a

Способ получения гранулированного алюмосиликатного адсорбента для очистки водных сред от катионов цезия

Настоящее изобретение относится к области получения твердых синтетических гранулированных неорганических адсорбентов. Способ включает в приготовление гетерогенной композиции на основе водного раствора кристаллогидрата метасиликата натрия и твердого хлорида цезия. Полученная композиция доводится...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002681633
Дата охранного документа: 11.03.2019
08.02.2020
№220.018.0045

Способ определения поверхностного натяжения металлических расплавов

Изобретение относится к исследованию материалов путем определения их физических свойств, а именно к определению поверхностного натяжения жидких металлов. Способ определения поверхностного натяжения металлического расплава включает измерение максимального давления в капле, образованной на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002713564
Дата охранного документа: 05.02.2020
15.05.2023
№223.018.5c02

Способ диагностики технического состояния роторного оборудования

Изобретение относится к области технической диагностики, в частности к способам диагностики технического состояния электроприводного оборудования, и может быть использовано для мониторинга вибраций роторного оборудования атомных станций. Технический результат, достигаемый настоящим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002753578
Дата охранного документа: 17.08.2021
Показаны записи 1-5 из 5.
27.06.2015
№216.013.580d

Канал аварийного расхолаживания ядерного реактора

Изобретение относится к устройствам аварийного расхолаживания ядерного реактора и может использоваться как источник электроэнергии для приборов и оборудования при запроектных авариях. Нижняя часть канала аварийного расхолаживания ядерного реактора, выполненного в виде трубы Фильда, заполнена...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554082
Дата охранного документа: 27.06.2015
25.08.2017
№217.015.aa7b

Термоэмиссионный преобразователь

Термоэмиссионный преобразователь относится к энергетике. Термоэмиссионный преобразователь содержит узел катода, включающий катод (6) и корпус со средствами нагрева (10), и узел анода, включающий перфорированный анод (1), корпус со средствами охлаждения (5) и каналами для пропуска пара цезия (4)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611596
Дата охранного документа: 28.02.2017
20.03.2019
№219.016.e53c

Термоэмиссионный преобразователь

Изобретение относится к области преобразования тепловой энергии в электрическую. Термоэмиссионный преобразователь содержит токоподводы (16), катод со средствами подвода тепла (7) и перфорированный анод (12) со средствами отвода тепла, разделенные межэлектродным зазором (8), систему подачи пара...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002390872
Дата охранного документа: 27.05.2010
09.06.2019
№219.017.7942

Термоэмиссионный электрогенерирующий модуль активной зоны ядерного реактора с прямым преобразованием энергии

Изобретение относится к области преобразования тепловой энергии в электрическую и может быть использовано в качестве источника электропитания в составе космической ядерной энергетической установки. Термоэмиссионный электрогенерирующий модуль ядерного реактора с прямым преобразованием энергии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002347291
Дата охранного документа: 20.02.2009
29.06.2020
№220.018.2cf0

Реактор-преобразователь

Изобретение относится к реактору-преобразователю. Ядерный реактор-преобразователь содержит корпус (2), отражатель (3), активную зону, блок электрогенерирующих элементов (7), капиллярно-пористую вставку (5) и блок коммутационных камер и коллекторов (1). Активная зона, образованная твэлами (6),...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002724919
Дата охранного документа: 26.06.2020
+ добавить свой РИД