CZ2020253A3 - Energetický zdroj využívající k výrobě tepla nízko-obohacené jaderné palivo - Google Patents

Energetický zdroj využívající k výrobě tepla nízko-obohacené jaderné palivo Download PDF

Info

Publication number
CZ2020253A3
CZ2020253A3 CZ2020253A CZ2020253A CZ2020253A3 CZ 2020253 A3 CZ2020253 A3 CZ 2020253A3 CZ 2020253 A CZ2020253 A CZ 2020253A CZ 2020253 A CZ2020253 A CZ 2020253A CZ 2020253 A3 CZ2020253 A3 CZ 2020253A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
energy source
pressure vessel
source according
nuclear fuel
heat
Prior art date
Application number
CZ2020253A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ308993B6 (cs
Inventor
František Čermák
CSc. Čermák František Ing.
Bronislav KULIKOV
Bronislav Kulikov
Martin GROCH
MBA Groch Martin Bc.
David CHROBOK
David Ing. Chrobok
Martin Ulčák
Martin Ing. Ulčák
Original Assignee
Witkowitz Atomica A.S.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Witkowitz Atomica A.S. filed Critical Witkowitz Atomica A.S.
Priority to CZ2020253A priority Critical patent/CZ2020253A3/cs
Priority to CA3178063A priority patent/CA3178063A1/en
Priority to JP2022567825A priority patent/JP2023532393A/ja
Priority to US17/923,036 priority patent/US20230352201A1/en
Priority to IL297888A priority patent/IL297888A/en
Priority to EP21800625.2A priority patent/EP4147251A1/en
Priority to KR1020227042742A priority patent/KR20230020422A/ko
Priority to BR112022022211A priority patent/BR112022022211A2/pt
Priority to CN202180033533.8A priority patent/CN115552547A/zh
Priority to AU2021267624A priority patent/AU2021267624A1/en
Priority to PCT/CZ2021/050048 priority patent/WO2021223785A1/en
Publication of CZ308993B6 publication Critical patent/CZ308993B6/cs
Publication of CZ2020253A3 publication Critical patent/CZ2020253A3/cs
Priority to ZA2022/12516A priority patent/ZA202212516B/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C1/00—Reactor types
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C1/00—Reactor types
    • G21C1/04—Thermal reactors ; Epithermal reactors
    • G21C1/06—Heterogeneous reactors, i.e. in which fuel and moderator are separated
    • G21C1/08—Heterogeneous reactors, i.e. in which fuel and moderator are separated moderator being highly pressurised, e.g. boiling water reactor, integral super-heat reactor, pressurised water reactor
    • G21C1/086—Pressurised water reactors
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C13/00—Pressure vessels; Containment vessels; Containment in general
    • G21C13/02—Details
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • G21C15/28—Selection of specific coolants ; Additions to the reactor coolants, e.g. against moderator corrosion
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
    • G21C17/10—Structural combination of fuel element, control rod, reactor core, or moderator structure with sensitive instruments, e.g. for measuring radioactivity, strain
    • G21C17/112—Measuring temperature
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C9/00—Emergency protection arrangements structurally associated with the reactor, e.g. safety valves provided with pressure equalisation devices
    • G21C9/02—Means for effecting very rapid reduction of the reactivity factor under fault conditions, e.g. reactor fuse; Control elements having arrangements activated in an emergency
    • G21C9/033—Means for effecting very rapid reduction of the reactivity factor under fault conditions, e.g. reactor fuse; Control elements having arrangements activated in an emergency by an absorbent fluid
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21D—NUCLEAR POWER PLANT
    • G21D5/00—Arrangements of reactor and engine in which reactor-produced heat is converted into mechanical energy
    • G21D5/02—Reactor and engine structurally combined, e.g. portable
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C13/00—Pressure vessels; Containment vessels; Containment in general
    • G21C13/10—Means for preventing contamination in the event of leakage, e.g. double wall
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21D—NUCLEAR POWER PLANT
    • G21D3/00—Control of nuclear power plant
    • G21D3/001—Computer implemented control
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Abstract

Energetický zdroj využívající k výrobě tepla nízkoobohacené jaderné palivo obsahuje kompaktní transportovatelnou tlakovou nádobu (3) obsahující válec (2), ve kterém je aktivní zóna (1) s topným tělesem (5) tvořeným jaderným palivem (4) a kontinuálně promíchávaná usměrněným prouděním teplosměnné kapaliny. K tlakové nádobě (3) je připojena druhá tlaková nádoba s uzavřeným okruhem vodní lázně a výměníkem (7) tepla pro výrobu páry, přičemž kompaktní transportovatelná tlaková nádoba (3) je umístěná do prostoru vybraného ze skupiny podzemní betonový prostor opatřený oblícovkou z nerezavějící oceli, mořsko-říční plavidlo a kontejnerová úprava pro silniční a/nebo železniční přepravu.

Description

Energetický zdroj využívající k výrobě tepla nízko-obohacené jaderné palivo
Oblast techniky
Vynález se týká energetického zdroje využívajícího k výrobě tepla nízko-obohacené jaderné palivo s předpokládanou výrobou elektrického rozsahu 2 až 100 MW
Dosavadní stav techniky
Z technické praxe jsou známa různá řešení jaderných reaktorů, které jsou tlakovodního typu, avšak většinou nemají nucené ochlazování aktivní zóny a palivo je vyměňováno standartním způsobem jako u velkých reaktorů.
Nebylo nalezeno řešení, které by umožňovalo rozsáhlou unifikaci výkonových řad.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny energetickým zdrojem využívajícím k výrobě tepla nízko-obohacené jaderné palivo podle tohoto vynálezu. Jeho podstatou je to, že se skládá z kompaktní transportovatelné tlakové nádoby, která obsahuje aktivní zónu s jaderným palivem, přičemž výměnu paliva je možné provádět pouze na vyhrazeném pracovišti. V celkové koncepci energetického zdroje EZ tvoří tato část prakticky topné těleso TT s kontinuálně promíchávanou teplosměnnou kapalinou, která může být v podobě kyseliny borité. Vnitřní proudění kapaliny je usměrňováno a tím zajišťováno chlazení válce, který současně slouží jako stínění proti volným neutronům a zabraňuje zrychlené degradaci materiálu tlakové nádoby.
Z výše popsaného tělesa se předává teplo vytvořené štěpným procesem atomového jádra přes ocelovou stěnu do druhé tlakové nádoby s uzavřeným okruhem vodní lázně, kde popsaným způsobem ohřátá voda nuceným způsobem proudí do výměníku tepla, kde takto přenesené teplo se využívá standardním způsobem k výrobě páry, jež se použije k výrobě elektrické energie nebo užitkového tepla standardním způsobem. Tento způsob ohřevu zajišťuje dvojí oddělení radioaktivního paliva od užitkové páry.
Konstrukce aktivní zóny je plně v kompetenci výhradního dodavatele paliva. Bezpečnost činnosti zařízení je dále zajištěna stavebním umístěním v podzemním betonovém prostoru opatřeném oblícovkou z nerezavějící oceli nebo na mořsko-říčním plavidle nebo v kontejnerové úpravě pro silniční nebo železniční přepravu.
Koncepce uspořádání hlavních částí energetického zdroje EZ umožňuje bezpečnou manipulaci pro výměnu topného tělesa TT a další transport již známým a technicky celosvětově zpracovaným způsobem. Měřením teploty v aktivní zóně s čidly na bázi diamantu je dalším informačním parametrem pro aplikační software zajišťujícím bezpečný provoz po celou dobu předpokládané výměny topného tělesa TT.
Konstrukční uspořádání aktivní zóny je pro daný kontrahovaný výkon v plné kompetenci dodavatele paliva.
Koncepční řešení využívá materiálů a chlazení aktivní zóny osvědčeným dlouholetým způsobem.
Uvedené řešení poskytuje výrobní unifikaci ve výkonových řadách zdroje nebo konečného užití
- 1 CZ 2020 - 253 A3
Objasnění výkresů
Energetický zdroj podle tohoto vynálezu bude podrobněji popsán na konkrétních příkladech provedení s pomocí přiložených výkresů, kde na obr. 1 je znázorněn schematicky v nárysu a na obr. 2 v půdorysu.
Příklady uskutečnění vynálezu
Příkladný energetický zdroj využívající k výrobě tepla nízkoobohacené jaderné palivo obsahuje kompaktní transportovatelnou tlakovou nádobu 3, která obsahuje válec 2 s aktivní zónou 1 s jaderným palivem 4, přičemž výměnu paliva je možné provádět pouze na vyhrazeném pracovišti. V celkové koncepci energetického zdroje EZ tvoří tato část prakticky topné těleso 5 s kontinuálně promíchávanou teplosměnnou kapalinou, která může být v podobě kyseliny borité. Vnitřní proudění kapaliny je usměrňováno a tím zajišťováno chlazení válce 2, který současně slouží jako stínění proti volným neutronům a zabraňuje zrychlené degradaci materiálu tlakové nádoby 3. Kompaktní transportovatelná tlaková nádoba 3 je umístitelná do prostoru vybraného ze skupiny podzemní betonový prostor opatřený oblícovkou z nerezavějící oceli, mořsko-říční plavidlo a kontejnerová úprava pro silniční a/nebo železniční přepravu. Dno 6 tlakové nádoby 3 je vyplněné olovem jako zabezpečujícím prvkem případné nepředpokládané havárie.
Z výše popsané tlakové nádoby 3 se předává teplo vytvořené štěpným procesem atomového jádra přes ocelovou stěnu do druhé tlakové nádoby s uzavřeným okruhem vodní lázně, kde popsaným způsobem ohřátá voda nuceným způsobem pomocí čerpadla 8 proudí do výměníku 7 tepla, kde se takto přenesené teplo využívá standardním způsobem k výrobě páry, jež se použije k výrobě elektrické energie v turbíně 10 s třífázovým generátorem 11 nebo užitkového tepla standardním způsobem s kondenzátorem 9. Tento způsob ohřevu zajišťuje dvojí oddělení radioaktivního paliva od užitkové páry.
Energetický zdroj je opatřen měřičem teploty v aktivní zóně s čidly na bázi diamantu.
Energetický zdroj je opatřen dalším informačním zařízením pro aplikační software zajišťující bezpečný provoz po celou dobu předpokládané výměny topného tělesa 5.
Topné těleso 5 se přepravuje do místa demontáže aktivní zóny 1 v přepravním kontejneru 12.
Všechny díly jsou ze stejných ocelí, jaké se používají u jaderných zařízení typu VVER 440 MW a VVER 1000 MW.
Průmyslová využitelnost
Energetický zdroj podle tohoto vynálezu nalezne uplatnění především jako záložní zdroj elektrické energie v komunální energetice při výrobě elektrické energie a tepla jako stabilní ekologický zdroj tepla a energie.

Claims (7)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Energetický zdroj využívající k výrobě tepla nízko-obohacené jaderné palivo, obsahující kompaktní transportovatelnou tlakovou nádobu (3), vyznačující se tím, že tlaková nádoba (3) obsahuje válec (2), ve kterém je aktivní zóna (1) s topným tělesem (5) tvořeným jaderným palivem (4) a kontinuálně promíchávaná usměrněným prouděním teplosměnné kapaliny, ke kteréžto tlakové nádobě (3) je připojena druhá tlaková nádoba s uzavřeným okruhem vodní lázně a výměníkem (7) tepla pro výrobu páry, přičemž kompaktní transportovatelná tlaková nádoba (3) je umístěná do prostoru vybraného ze skupiny podzemní betonový prostor opatřený oblícovkou z nerezavějící oceli, mořsko-říční plavidlo a kontejnerová úprava pro silniční a/nebo železniční přepravu.
  2. 2. Energetický zdroj podle nároku 1, vyznačující se tím, že teplosměnná kapalina obsahuje kyselinu boritou.
  3. 3. Energetický zdroj podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že za výměníkem (7) teplaje kondenzátor (9) a/nebo turbína (10) s třífázovým generátorem (11).
  4. 4. Energetický zdroj podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že je dále opatřen měřičem teploty v aktivní zóně (1) s čidly na bázi diamantu.
  5. 5. Energetický zdroj podle kteréhokoli z nároků 1 až 4 vyznačující se tím, že dno (6) tlakové nádoby (3) je vyplněné olovem jako zabezpečujícím prvkem případné nepředpokládané havárie.
  6. 6. Energetický zdroj podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že je dále opatřen dalším informačním zařízením pro aplikační software zajišťující bezpečný provoz po celou dobu předpokládané výměny topného tělesa (5).
  7. 7. Energetický zdroj podle kteréhokoli z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že je dále opatřen dvojitým ochranným zařízením užitkové páry před případným radiačním zamořením.
CZ2020253A 2020-05-07 2020-05-07 Energetický zdroj využívající k výrobě tepla nízko-obohacené jaderné palivo CZ2020253A3 (cs)

Priority Applications (12)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2020253A CZ2020253A3 (cs) 2020-05-07 2020-05-07 Energetický zdroj využívající k výrobě tepla nízko-obohacené jaderné palivo
EP21800625.2A EP4147251A1 (en) 2020-05-07 2021-05-07 Energy source
JP2022567825A JP2023532393A (ja) 2020-05-07 2021-05-07 エネルギ源
US17/923,036 US20230352201A1 (en) 2020-05-07 2021-05-07 Energy source
IL297888A IL297888A (en) 2020-05-07 2021-05-07 source of energy
CA3178063A CA3178063A1 (en) 2020-05-07 2021-05-07 Energy source
KR1020227042742A KR20230020422A (ko) 2020-05-07 2021-05-07 에너지원
BR112022022211A BR112022022211A2 (pt) 2020-05-07 2021-05-07 Fonte de energia.
CN202180033533.8A CN115552547A (zh) 2020-05-07 2021-05-07 能源
AU2021267624A AU2021267624A1 (en) 2020-05-07 2021-05-07 Energy source
PCT/CZ2021/050048 WO2021223785A1 (en) 2020-05-07 2021-05-07 Energy source
ZA2022/12516A ZA202212516B (en) 2020-05-07 2022-11-16 Energy source

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2020253A CZ2020253A3 (cs) 2020-05-07 2020-05-07 Energetický zdroj využívající k výrobě tepla nízko-obohacené jaderné palivo

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ308993B6 CZ308993B6 (cs) 2021-11-10
CZ2020253A3 true CZ2020253A3 (cs) 2021-11-10

Family

ID=78410341

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2020253A CZ2020253A3 (cs) 2020-05-07 2020-05-07 Energetický zdroj využívající k výrobě tepla nízko-obohacené jaderné palivo

Country Status (12)

Country Link
US (1) US20230352201A1 (cs)
EP (1) EP4147251A1 (cs)
JP (1) JP2023532393A (cs)
KR (1) KR20230020422A (cs)
CN (1) CN115552547A (cs)
AU (1) AU2021267624A1 (cs)
BR (1) BR112022022211A2 (cs)
CA (1) CA3178063A1 (cs)
CZ (1) CZ2020253A3 (cs)
IL (1) IL297888A (cs)
WO (1) WO2021223785A1 (cs)
ZA (1) ZA202212516B (cs)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3086933A (en) * 1960-02-04 1963-04-23 Martin Marietta Corp Transportable nuclear reactor power plant
US20100290578A1 (en) * 2009-05-12 2010-11-18 Radix Power And Energy Corporation Deployable electric energy reactor
CA2884893C (en) * 2012-09-12 2018-06-19 Logos Technologies Llc Modular transportable nuclear generator
CN204204429U (zh) * 2014-11-14 2015-03-11 河北华热工程设计有限公司 低温核反应堆以及基于低温核反应堆的车载动力系统

Also Published As

Publication number Publication date
ZA202212516B (en) 2023-06-28
KR20230020422A (ko) 2023-02-10
CN115552547A (zh) 2022-12-30
IL297888A (en) 2023-01-01
WO2021223785A1 (en) 2021-11-11
EP4147251A1 (en) 2023-03-15
CZ308993B6 (cs) 2021-11-10
BR112022022211A2 (pt) 2022-12-13
US20230352201A1 (en) 2023-11-02
AU2021267624A1 (en) 2023-01-05
JP2023532393A (ja) 2023-07-28
CA3178063A1 (en) 2021-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Harrington et al. Chemistry and corrosion research and development for the water cooling circuits of European DEMO
CZ2020253A3 (cs) Energetický zdroj využívající k výrobě tepla nízko-obohacené jaderné palivo
Adamov et al. “Proryv” project: Inherent safety principles implementation in a new technology platform of the nuclear power industry
US11289237B2 (en) System for spent nuclear fuel storage
CN114051643A (zh) 模块化堆芯熔盐核反应堆
Petrenko et al. Current state of development of industrial power complexes with fast neutron reactors
RU2522139C2 (ru) Реакторная установка
Ryazantsev et al. Decommissioning of nuclear and radiation-hazardous objects of the russian science center “Kurchatov Institute”
Baron-Wiechec et al. Water chemistry challenges and R&D guidelines for water cooled systems of DEMO Pb-Li Breeder Blanket
Yamauchi Tokai-1 Decommissioning Project-Japanese First Challenge
Al-Salhabi et al. The Feasibility of Small Modular Reactors (SMRs) in the Energy Mix of Saudi Arabia
hyun Lee et al. The Nuclear Power Plant Life-cycle Analysis Considering the Decommissioning Projects
Salawu AN OVERVIEW OF COMPUTATIONAL POTENTIALS IN NIGERIA FOR DESIGNING A NUCLEAR REACTOR SYSTEM FOR RESEARCH OR POWER APPLICATION
Adamovich et al. Uniterm low-capacity nuclear power plant
Nakamura et al. Accessibility evaluation of the IFMIF liquid lithium loop considering activated erosion/corrosion materials deposition
Kwak et al. Estimation of the Decommissioning Waste Arising for a PWR
CZ2012456A3 (cs) Jednotka nízkoenergetických jaderných zdrojů na bázi exotermické reakce kovu s vodíkem
Ponomarev-Stepnoy et al. Decommissioning of the research reactors at the Russian Research Centre Kurchatov Institute
Van den Dungen D and D of the Callisto PWR Loop as part of the Refurbishment of the BR2 Research Reactor-16168
Baek et al. Development of Life Prediction and Maintenance Technology for Turbine Casings
Latzko THERMAL ASPECTS OF NUCLEAR POWER STATIONS
Draper Maintenance of Various Reactor Types
Fujiki et al. While such decontamination methods are very effective to make low-level metal waste reusable, metal melting is beginning to be a concern as simpler and straightforwardway for the reuse of metal wastes from nuclear facilities. However, the safe and rational techniques for recycling the dismantled metal wastes have not been established yet, especially in accordance with the strict practice on the radioactive materials management in Japan.
Vishnevsky et al. Concept for a new research reactor in Ukraine
Fujiki DECONTAMINATION AND MELTING TEST FOR METAL WASTES IN JPDR DECOMMISSIONING PROJECT