ITTO20070052A1

ITTO20070052A1 - HEAT EVACUATION SYSTEM REMOVED FROM A NUCLEAR REACTOR

Info

Publication number: ITTO20070052A1
Application number: IT000052A
Authority: IT
Inventors: Luciano Cinotti
Original assignee: Luciano Cinotti; Del Nova Vis S R L
Priority date: 2007-01-24
Filing date: 2007-01-24
Publication date: 2008-07-25
Also published as: WO2008090446A8; EP2122635A1; WO2008090446A1

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione è relativa ad un sistema di evacuazione del calore residuo di un reattore nucleare, in particolare un reattore refrigerato a metallo liquido o a sali fusi. The present invention relates to a system for evacuating the residual heat of a nuclear reactor, in particular a liquid metal or molten salt cooled reactor.

È noto che nei reattori nucleari sussiste la necessità di evacuare il calore residuo dopo l'arresto del reattore. Per motivi di sicurezza, i sistemi di evacuazione del calore residuo devono essere particolarmente affidabili. It is known that in nuclear reactors there is a need to evacuate the residual heat after the shutdown of the reactor. For safety reasons, residual heat evacuation systems must be particularly reliable.

Una soluzione affidabile consiste nel dissipare verso l'esterno il calore emesso per irraggiamento e marginalmente anche per convezione dalla tanca del reattore tramite tubi di scambio termico contenenti aria esterna in circolazione naturale. A reliable solution consists in dissipating towards the outside the heat emitted by radiation and marginally also by convection from the reactor tank through heat exchange pipes containing external air in natural circulation.

In particolare, per reattori del tipo a doppia tanca, vale a dire in cui la tanca del reattore è alloggiata in una tanca di sicurezza, appoggiata per esempio alle strutture di supporto in cemento armato del reattore, sono noti sistemi in cui i tubi di scambio termico sono alloggiati nello spazio anulare disponibile tra la tanca di sicurezza e le strutture di supporto in cemento armato e disposti in corone ad una certa distanza dalla tanca di sicurezza. Lo spazio tra la tanca del reattore e la tanca di sicurezza deve d'altra parte essere ridotto al minimo per non complicare eccessivamente il sistema di supporto della tanca del reattore e della tanca di sicurezza. In particular, systems in which the exchange pipes are housed in the annular space available between the safety tank and the reinforced concrete support structures and arranged in crowns at a certain distance from the safety tank. The space between the reactor tank and the safety tank must on the other hand be reduced to a minimum in order not to overly complicate the support system of the reactor tank and the safety tank.

Il numero dei tubi di scambio termico non deve essere eccessivo per ridurre al minimo il loro ingombro in parte alta, dove devono correre tra i supporti della tanca del reattore, e per facilitare il loro collegamento ai necessari collettori rispettivamente di alimentazione di aria fredda e di convogllamento di aria riscaldata. The number of heat exchange pipes must not be excessive in order to minimize their overall dimensions, which are partly high, where they must run between the supports of the reactor tank, and to facilitate their connection to the necessary cold air supply and air supply manifolds, respectively. conveying of heated air.

Sono noti per esempio sistemi in cui i tubi di scambio termico sono conformati a U e sono disposti con rispettivi rami più freddi (in cui scende aria più fredda) costituenti una corona radialmente esterna e con rispettivi rami più caldi (in cui risale aria più calda) costituenti una corona radialmente interna; i tubi di ciascuna corona sono disposti adiacenti e sostanzialmente a contatto uno con l'altro. Queste soluzioni presentano gli inconvenienti di richiedere un grande numero di tubi, occupare una grande porzione dello spazio del pozzo reattore ed utilizzare ai fini dello scambio termico solo circa un quarto della superficie dei tubi, ovvero la parte affacciata alla tanca del reattore. For example, systems are known in which the heat exchange tubes are U-shaped and are arranged with respective colder branches (into which colder air descends) forming a radially external crown and with respective warmer branches (in which warmer air rises. ) forming a radially internal crown; the tubes of each crown are arranged adjacent and substantially in contact with one another. These solutions have the drawbacks of requiring a large number of tubes, occupying a large portion of the reactor well space and using only about a quarter of the surface of the tubes, ie the part facing the reactor tank, for the purposes of heat exchange.

Altri sistemi noti prevedono il ricorso a un'unica corona di tubi muniti di un setto interno che delimita all'interno di ciascun tubo un condotto freddo, rivolto verso il pozzo reattore e in cui circola aria discendente più fredda, ed un condotto caldo, rivolto verso la tanca reattore e in cui circola aria ascendente più calda. Queste soluzioni occupano meno spazio delle precedenti, ma mantengono elevato il numero di collegamenti da effettuarsi con i collettori esterni, utilizzano ai fini dello scambio termico solo circa la metà della superficie dei tubi, creano un gradiente termico tra le generatrici cilindriche della parte dei tubi riscaldata rispetto a quella in ombra con rischi di deformazione (tipo "imbananamento"). Inoltre i tubi richiedono ciascuno una saldatura di chiusura del fondo, saldatura che dovrà essere periodicamente sottoposta a controlli perché facente parte della barriera di confinamento del reattore dall'ambiente esterno. Other known systems provide for the use of a single crown of tubes equipped with an internal septum that delimits inside each tube a cold duct, facing the reactor well and in which colder descending air circulates, and a hot duct, facing towards the reactor tank and in which warmer ascending air circulates. These solutions take up less space than the previous ones, but keep the number of connections to be made with the external collectors high, use only about half of the surface of the tubes for the purpose of heat exchange, create a thermal gradient between the cylindrical generators of the heated part of the tubes compared to the shaded one with risk of deformation ("embanment" type). In addition, the tubes each require a bottom sealing weld, which must be periodically subjected to checks because it is part of the confinement barrier of the reactor from the external environment.

È uno scopo della presente invenzione quello di fornire un sistema di evacuazione del calore residuo da un reattore nucleare volto a migliorare le soluzioni note eliminandone o riducendone gli inconvenienti; in particolare, è uno scopo del trovato quello di fornire un sistema che richieda un ridotto numero di tubi di scambio termico, che non richieda saldature dei tubi nelle parti dei tubi alloggiate nel pozzo reattore, che permetta lo sfruttamento pressoché totale della superficie dei tubi ai fini dello scambio termico e che provochi limitati gradienti termici circonferenziali. It is an object of the present invention to provide a system for evacuating residual heat from a nuclear reactor aimed at improving known solutions by eliminating or reducing their drawbacks; in particular, it is an object of the invention to provide a system which requires a reduced number of heat exchange tubes, which does not require welding of the tubes in the parts of the tubes housed in the reactor well, which allows almost total use of the surface of the tubes to purposes of heat exchange and that causes limited circumferential thermal gradients.

In accordo con tali scopi, la presente invenzione è relativa ad un sistema di evacuazione del calore residuo da un reattore nucleare, in particolare un reattore a metallo liquido, a sali fusi o a gas, come definito in termini essenziali nell'annessa rivendicazione 1 e, per sue caratteristiche preferite, nelle rivendicazioni dipendenti . In accordance with these purposes, the present invention relates to a system for evacuating residual heat from a nuclear reactor, in particular a liquid metal, molten salt or gas reactor, as defined in essential terms in the attached claim 1 and, due to its preferred characteristics, in the dependent claims.

L'invenzione è descritta tramite i seguenti esempi non limitativi di attuazione, con riferimento alle figure dei disegni annessi, in cui: The invention is described by means of the following non-limiting examples of implementation, with reference to the figures of the attached drawings, in which:

la figura 1 è una vista schematica parziale in sezione longitudinale, con un dettaglio ingrandito, di un reattore nucleare munito di un sistema di evacuazione del calore residuo in accordo al trovato; Figure 1 is a partial schematic view in longitudinal section, with an enlarged detail, of a nuclear reactor equipped with a residual heat evacuation system according to the invention;

la figura 2 è una vista schematica parziale in sezione trasversale del reattore di figura 1; Figure 2 is a partial schematic cross-sectional view of the reactor of Figure 1;

la figura 3 è una vista prospettica schematica, con parti asportate per chiarezza, del sistema di evacuazione del calore residuo di figura 1. Figure 3 is a schematic perspective view, with parts removed for clarity, of the residual heat evacuation system of Figure 1.

Nelle figure annesse è indicato nel suo complesso con 1 un sistema di evacuazione del calore residuo di un reattore 2 nucleare di tipo sostanzialmente noto, in particolare un reattore impiegante come fluido primario metallo liquido o a sali fusi. In the annexed figures, 1 indicates as a whole a system for evacuating the residual heat of a nuclear reactor 2 of a substantially known type, in particular a reactor using liquid metal or molten salt as primary fluid.

Il reattore 2 comprende una tanca 3 principale che si estende sostanzialmente lungo un asse A e in cui sono alloggiati i vari componenti del reattore 2, non rappresentati in quanto noti e non riguardanti la presente invenzione. The reactor 2 comprises a main tank 3 which extends substantially along an axis A and in which the various components of the reactor 2 are housed, not shown as known and not relating to the present invention.

La tanca 3 è chiusa superiormente da un tetto 4 ed è alloggiata in un pozzo reattore 5, che nella fattispecie è delimitato da una tanca di sicurezza 6 appoggiata a una struttura 7 di supporto reattore, per esempio in calcestruzzo. La tanca 3 è contenuta all'interno della tanca di sicurezza 6 ed è disposta a distanza prestabilita dalla tanca di sicurezza 6 in modo tale che tra la tanca 3 e la tanca di sicurezza 6 sia definita una intercapedine 8 sostanzialmente anulare. La tanca 3 è supportata da una pluralità di supporti 9 che sono disposti lungo un bordo 10 perimetrale superiore della struttura 7 e sono distanziati circonferenzialmente uno dall'altro. The tank 3 is closed at the top by a roof 4 and is housed in a reactor shaft 5, which in this case is delimited by a safety tank 6 resting on a reactor support structure 7, for example made of concrete. The tank 3 is contained inside the safety tank 6 and is arranged at a predetermined distance from the safety tank 6 in such a way that a substantially annular gap 8 is defined between the tank 3 and the safety tank 6. The tank 3 is supported by a plurality of supports 9 which are arranged along an upper perimeter edge 10 of the structure 7 and are spaced circumferentially from each other.

Il sistema 1 comprende una pluralità di moduli 11 di raffreddamento, sostanzialmente uguali uno all'altro e disposti circonferenzialmente attorno alla tanca 3 e quindi all'asse A; ciascun modulo 11 comprende un collettore freddo 12 e un collettore caldo 13, disposti circonferenzialmente attorno al tetto 4 all'esterno del pozzo reattore 5, e una pluralità di tubi 15 di scambio termico, conformati sostanzialmente a U, che collegano il collettore freddo 12 con il collettore caldo 13 e che sono disposti all'interno dell'intercapedine 8 in prossimità della tanca di sicurezza 6 e affacciati alla tanca 3. The system 1 comprises a plurality of cooling modules 11, substantially identical to each other and arranged circumferentially around the tank 3 and therefore the axis A; each module 11 comprises a cold collector 12 and a hot collector 13, arranged circumferentially around the roof 4 outside the reactor well 5, and a plurality of heat exchange tubes 15, substantially U-shaped, which connect the cold collector 12 with the hot manifold 13 and which are arranged inside the interspace 8 near the safety tank 6 and facing the tank 3.

Ciascun tubo 15 è conformato sostanzialmente a forcella e presenta: una coppia di rami 16 affiancati sostanzialmente verticali, disposti da lati opposti di un asse X centrale e gradualmente convergenti uno verso l'altro; una porzione 17 curva a U che unisce inferiormente i due rami 16 in prossimità di una zona di fondo della tanca 3; e due tratti 18 sostanzialmente orizzontali, che collegano superiormente i rami 16 al collettore freddo 12 e, rispettivamente, al collettore caldo 13. In particolare, ogni tubo 15 presenta un ramo 16a discendente, collegato tramite un tratto 18a al collettore freddo 12, e un ramo 16b ascendente, collegato tramite un tratto 18b al collettore caldo 13. Each tube 15 is substantially fork-shaped and has: a pair of substantially vertical side-by-side branches 16, arranged on opposite sides of a central X axis and gradually converging towards each other; a U-shaped portion 17 which joins the two branches 16 at the bottom near a bottom area of the tanca 3; and two substantially horizontal portions 18, which connect the branches 16 at the top to the cold collector 12 and, respectively, to the hot collector 13. In particular, each pipe 15 has a descending branch 16a, connected by means of a portion 18a to the cold collector 12, and a ascending branch 16b, connected via a section 18b to the hot manifold 13.

I tubi 15 sono disposti a corona attorno alla tanca 3 e tutti i rami 16 dei tubi 15 sono affacciati alla tanca 3, ovvero i tubi 15 sono disposti a formare una singola corona in cui tutti i rami 16 sono sostanzialmente disposti alla stessa distanza dalla tanca 3; i rami 16 sono disposti essenzialmente lungo una superficie interna 19 della tanca di sicurezza 6 rivolta verso la tanca 3 e seguono il profilo (eventualmente curvo verso l'asse A) della tanca di sicurezza 6. The tubes 15 are arranged in a crown around the tanca 3 and all the branches 16 of the tubes 15 face the tanca 3, i.e. the tubes 15 are arranged to form a single crown in which all the branches 16 are substantially arranged at the same distance from the tanca 3; the branches 16 are essentially arranged along an internal surface 19 of the safety box 6 facing the box 3 and follow the profile (possibly curved towards the axis A) of the safety box 6.

I tubi 15 sono meccanicamente supportati dalla tanca di sicurezza 6; in particolare, i tubi 15 sono fissati, con possibilità di scorrimento verticale per consentire l'adattamento alle dilatazioni termiche, in un certo numero di punti alla superficie interna 19 della tanca di sicurezza 6, per esempio tramite collari 20 posti attorno ai rami 16 e ancorati alla superficie interna 19. The tubes 15 are mechanically supported by the safety tank 6; in particular, the tubes 15 are fixed, with the possibility of vertical sliding to allow adaptation to thermal expansion, in a certain number of points to the internal surface 19 of the safety tank 6, for example by means of collars 20 placed around the branches 16 and anchored to the inner surface 19.

Preferibilmente, ciascun tubo 15 è costituito, almeno per la parte contenuta all'interno del pozzo reattore 5, da un corpo tubolare monolitico 21 piegato a U e privo di saldature. In altri termini, i rami 16 e la porzione 17 curva a U, ed opzionalmente anche i tratti 18, di ciascun tubo 15 costituiscono un corpo tubolare monolitico 21 privo di saldature. Preferably, each tube 15 is constituted, at least for the part contained inside the reactor well 5, of a monolithic tubular body 21 bent in a U and without welding. In other words, the branches 16 and the U-curved portion 17, and optionally also the portions 18, of each tube 15 constitute a monolithic tubular body 21 without welds.

In ciascun modulo 11, i rami 16a discendenti e i rami 16b ascendenti dei tubi 15 sono disposti simmetricamente su lati opposti di un asse X centrale comune; tutti i rami 16 sono distanziati uno dall'altro e separati lateralmente da spazi vuoti; i rami 16 sono maggiormente distanziati uno dall'altro in corrispondenza di rispettive estremità superiori (unite ai tratti 18), e sono più ravvicinati uno all'altro in corrispondenza di rispettive estremità inferiori (unite alle porzioni 17), in corrispondenza della zona di fondo della tanca 3. In each module 11, the descending branches 16a and the ascending branches 16b of the tubes 15 are symmetrically arranged on opposite sides of a common central X axis; all the branches 16 are spaced from each other and separated laterally by empty spaces; the branches 16 are further apart from each other at their respective upper ends (joined to the portions 18), and are closer to each other at their respective lower ends (joined to the portions 17), at the bottom area of the tanca 3.

Vantaggiosamente, i tubi 15 di ciascun modulo 11 sono disposti a cavallo di un supporto 9 posto sostanzialmente lungo un asse X; ulteriori supporti 9 sono disposti eventualmente anche tra un modulo 11 e 1'altro . Advantageously, the tubes 15 of each module 11 are arranged astride a support 9 substantially placed along an axis X; further supports 9 are optionally also arranged between one module 11 and the other.

I collettori freddi 12 dei vari moduli 11 confluiscono in uno o più condotti di alimentazione 22 (uno solo rappresentato schematicamente in figura 3 per semplicità) che terminano con una presa d'aria 23 esterna, posta all'esterno di un edificio 24 che alloggia il reattore 2; i collettori caldi 13 confluiscono a loro volta in uno o più condotti di uscita 25 (uno solo rappresentato schematicamente in figura 3 per semplicità) che terminano con -un camino 26 posto all'esterno dell'edificio 24. The cold collectors 12 of the various modules 11 flow into one or more supply ducts 22 (only one represented schematically in Figure 3 for simplicity) which terminate with an external air intake 23, located outside a building 24 which houses the reactor 2; the hot manifolds 13 in turn flow into one or more outlet ducts 25 (only one represented schematically in Figure 3 for simplicity) which terminate with a chimney 26 located outside the building 24.

II sistema 1 comprende inoltre una parete 30 riflettente il calore radiante, disposta radialmente esterna e posteriormente ai tubi 15 rispetto alla tanca 3 per rinviare sui tubi 15 il calore radiante che attraversa gli spazi vuoti tra un tubo 15 e l'altro. The system 1 also comprises a wall 30 reflecting the radiant heat, arranged radially outside and behind the tubes 15 with respect to the tank 3 to return the radiant heat that passes through the empty spaces between one tube 15 and the other onto the tubes 15.

La parete 30 è addossata alla superficie interna 19 della tanca di sicurezza 6 ed è interposta tra la superficie interna 19 e i tubi 15, a distanza prestabilita relativamente piccola dai tubi 15, ovvero in stretta prossimità dei tubi 15; la parete 30 è sagomata in modo tale da essere parzialmente interposta tra i rami 16 dei tubi 15 e circondare rispettive porzioni posteriori dei rami 16, definendo in sostanza un canale 31 longitudinale disposto sostanzialmente attorno a ciascun ramo 16. The wall 30 is placed against the internal surface 19 of the safety tank 6 and is interposed between the internal surface 19 and the tubes 15, at a relatively small predetermined distance from the tubes 15, or in close proximity to the tubes 15; the wall 30 is shaped in such a way as to be partially interposed between the branches 16 of the tubes 15 and surround respective rear portions of the branches 16, essentially defining a longitudinal channel 31 arranged substantially around each branch 16.

La parete 30, per esempio realizzata in lamiera metallica, presenta una superficie riflettente 32, rivolta verso i tubi 15, ad alto potere riflettente, per esempio lavorata a specchio. The wall 30, for example made of metal sheet, has a reflecting surface 32, facing the tubes 15, with a high reflecting power, for example worked in a mirror.

La parete 30 definisce una struttura 33 di contenimento di un riempimento di coibentazione 34 ad elevata capacità di isolamento termico, il quale è disposto tra la parete 30 e la superficie interna 19 della tanca di sicurezza 6. The wall 30 defines a structure 33 for containing an insulation filling 34 with a high thermal insulation capacity, which is arranged between the wall 30 and the internal surface 19 of the safety tank 6.

Tra la tanca di sicurezza 6 e la struttura 7 di supporto reattore è interposto uno strato 35 di materiale refrattario; nel materiale della struttura 7 (calcestruzzo) sono inoltre annegati, in prossimità dello strato 35 di materiale refrattario, una pluralità di tubi supplementari 36, in cui circola acqua di raffreddamento, disposti circonferenzialmente spaziati uno dall'altro attorno alla tanca di sicurezza 6. Lo strato 35 di materiale refrattario è quindi interposto tra i tubi supplementari 36 e la tanca di sicurezza 6. A layer 35 of refractory material is interposed between the safety tank 6 and the reactor support structure 7; in the material of the structure 7 (concrete) a plurality of additional pipes 36, in which cooling water circulates, arranged circumferentially spaced from each other around the safety tank 6, are also embedded in the vicinity of the layer 35 of refractory material. layer 35 of refractory material is then interposed between the additional tubes 36 and the safety tank 6.

Il sistema 1 comprende inoltre tubi di aspirazione 40 d'aria, inseriti sostanzialmente verticali nel pozzo reattore 5 e specificamente nell'intercapedine 8, per il raffreddamento dell'aria contenuta nel pozzo reattore 5 e per creare all'occorrenza una corrente di aria fredda entrante nel pozzo reattore 5. I tubi di aspirazione 40 sono disposti essenzialmente lungo la superficie interna 19 della tanca di sicurezza 6 e ne seguono il profilo; i tubi di aspirazione 40 si estendono fino in prossimità della zona di fondo della tanca 3 e sono aperti inferiormente. Vantaggiosamente, i tubi di aspirazione 40 sono disposti in corrispondenza dei supporti 9, e quindi sostanzialmente lungo gli assi X dei moduli 11 (ovvero all'interno del tubo 15 più interno di ciascun modulo 11) e/o tra un modulo 11 e 1'altro. The system 1 also comprises air intake pipes 40, inserted substantially vertically in the reactor well 5 and specifically in the interspace 8, for cooling the air contained in the reactor well 5 and for creating, if necessary, a current of incoming cold air. in the reactor well 5. The suction pipes 40 are essentially arranged along the internal surface 19 of the safety tank 6 and follow its profile; the suction tubes 40 extend as far as the bottom region of the tank 3 and are open at the bottom. Advantageously, the suction pipes 40 are arranged in correspondence with the supports 9, and therefore substantially along the X axes of the modules 11 (i.e. inside the innermost pipe 15 of each module 11) and / or between a module 11 and 1 ' other.

I tubi di aspirazione 40 sono collegati ad un sistema ausiliario 41 di circolazione e raffreddamento aria, comprendente uno o più condotti 42 in cui confluiscono i tubi di aspirazione 40, almeno uno scambiatore di calore 43, per esempio aria-acqua, e almeno una soffiante 44 di circolazione . The suction pipes 40 are connected to an auxiliary air circulation and cooling system 41, comprising one or more ducts 42 into which the suction pipes 40 converge, at least one heat exchanger 43, for example air-water, and at least one blower 44 of circulation.

L'intercapedine 8 è chiusa superiormente da strutture di chiusura 45 rimuovibili. The interspace 8 is closed at the top by removable closing structures 45.

Nei moduli 11 circola un fluido di raffreddamento destinato a evacuare all'atmosfera esterna il calore residuo o potenza di decadimento del nocciolo del reattore 2 che viene irraggiato dalla tanca 3. In the modules 11 circulates a cooling fluid intended to evacuate to the external atmosphere the residual heat or decay power of the core of the reactor 2 which is irradiated by the tank 3.

Preferibilmente, il fluido di raffreddamento circolante nel sistema 1 è aria; nel sistema 1 e specificamente all'interno dei tubi 15 circola quindi aria di raffreddamento esterna, prelevata all'esterno del reattore 2. Preferably, the cooling fluid circulating in the system 1 is air; in the system 1 and specifically inside the pipes 15 then circulates external cooling air, taken from the outside of the reactor 2.

La circolazione dell'aria nel sistema 1 avviene preferibilmente in circolazione naturale, grazie per esempio al camino 26 a cui sono collegati i condotti di uscita 25 provenenti dal collettori caldi 13, in grado di assicurare un idoneo tiraggio; chiaramente, può anche essere prevista una circolazione forzata dell'aria nel sistema 1, a mezzo di una o più soffianti . The air circulation in the system 1 preferably takes place in natural circulation, thanks for example to the chimney 26 to which the outlet ducts 25 coming from the hot manifolds 13 are connected, capable of ensuring a suitable draft; clearly, a forced circulation of the air in the system 1 can also be provided, by means of one or more blowers.

L'aria entra da una o più prese d'aria 23 poste all'esterno dell'edificio 24 che alloggia il reattore 2 e si dirama nei condotti di alimentazione 22 dei collettori freddi 12 dei moduli 11; l'aria scende nei rami 16a discendenti dei tubi 15 e si scalda, risale nei rami 16b ascendenti riscaldandosi ulteriormente, circola nei collettori caldi 13 e nei condotti di uscita fino al camino 26 per essere emessa in atmosfera. The air enters from one or more air inlets 23 located outside the building 24 which houses the reactor 2 and branches out into the supply ducts 22 of the cold collectors 12 of the modules 11; the air descends in the descending branches 16a of the pipes 15 and heats up, goes up again in the ascending branches 16b, heating up further, circulates in the hot manifolds 13 and in the outlet ducts up to the chimney 26 to be emitted into the atmosphere.

L'evacuazione del calore all'atmosfera esterna avviene quindi per irraggiamento dalla tanca 3 alla superficie esterna dei tubi 15, per conduzione termica attraverso le pareti dei tubi 15, e per trasferimento del calore all'aria esterna che circola all'interno dei tubi 15. The evacuation of the heat to the external atmosphere therefore takes place by irradiation from the tank 3 to the external surface of the pipes 15, by thermal conduction through the walls of the pipes 15, and by transfer of heat to the external air which circulates inside the pipes 15. .

Una prima parte 47 di energia radiante emessa dalla tanca 3 raggiunge direttamente i tubi 15, mentre una seconda parte 48, che passa attraverso gli spazi vuoti tra i tubi 15, è riflessa verso i tubi 15 dalla parete 30, che assolve al contempo alla funzione di contenere il riempimento di coibentazione 34. L'energia riflessa è rinviata verso la parte di tubo 15 in ombra rispetto alla radiazione diretta, distribuendo più uniformemente la potenza raggiante sulla superficie esterna dei tubi 15 e riducendo i gradienti termici circonferenziali ed il rischio di "imbananamento " dei tubi stessi. A first part 47 of radiant energy emitted by the tank 3 reaches directly the pipes 15, while a second part 48, which passes through the empty spaces between the pipes 15, is reflected towards the pipes 15 by the wall 30, which at the same time performs the function to contain the insulation filling 34. The reflected energy is sent back towards the part of the pipe 15 in the shade with respect to the direct radiation, distributing the radiant power more evenly on the external surface of the pipes 15 and reducing the circumferential thermal gradients and the risk of " imbanamento "of the pipes themselves.

Affacciando direttamente alla tanca 3 sia i rami 16a discendenti dei tubi 15 (in cui entra l'aria di raffreddamento), sia i rami 16b (da cui esce l'aria riscaldata), e mantenendo i tubi 15 ad una certa distanza uno dall'altro è possibile ridurre significativamente il numero di tubi necessari rispetto alle soluzioni note e migliorarne il comportamento meccanico. Facing directly to the tank 3 both the descending branches 16a of the pipes 15 (into which the cooling air enters), and the branches 16b (from which the heated air comes out), and keeping the pipes 15 at a certain distance from one other, it is possible to significantly reduce the number of tubes required with respect to known solutions and improve their mechanical behavior.

Preferibilmente, la superficie esterna della tanca 3 è realizzata in maniera tale da aumentare l'emissività termica, essendo per esempio verniciata con vernice ad alta emissività (almeno sulle superfici fuori saldatura); anche la superficie esterna dei tubi 15 è verniciata con vernice ad alta emissività . Preferably, the external surface of the tank 3 is made in such a way as to increase the thermal emissivity, being for example painted with a high-emissivity paint (at least on the non-welded surfaces); the external surface of the tubes 15 is also painted with a high-emissivity paint.

Le strutture di chiusura 45 impediscono il disperdersi del calore per moti convettivi di aria tra il pozzo reattore 5 e l'atmosfera dell'edificio 24. The closing structures 45 prevent the dispersion of heat by convective motions of air between the reactor well 5 and the atmosphere of the building 24.

Per interventi di ispezione della tanca 3 da effettuarsi con reattore 2 all'arresto ma con il fluido primario del reattore a temperatura convenientemente più alta del suo punto di fusione, è necessario rimuovere almeno parzialmente le strutture di chiusura 45. Per mantenere in tal caso quanto più bassa possibile la temperatura dell'aria nell'intercapedine 8 ed evitare la fuoriuscita violenta di aria calda dall'intercapedine 8, l'aria calda contenuta nell'intercapedine 8 può essere aspirata tramite i tubi di aspirazione 40 e raffreddata prima di essere rilasciata all'interno dell'edificio 24. Una pari corrente di aria fredda circolerà dall'edificio 24 all'intercapedine 8 proteggendo sia il personale che si trovasse in prossimità dei supporti 9, sia le attrezzature adibite all'intervento di ispezione. In order to inspect the tank 3 to be carried out with the reactor 2 stopped but with the primary fluid of the reactor at a temperature conveniently higher than its melting point, it is necessary to at least partially remove the closing structures 45. In this case, to maintain what is the lowest possible temperature of the air in the jacket 8 and to avoid the violent escape of hot air from the jacket 8, the hot air contained in the jacket 8 can be sucked in through the suction pipes 40 and cooled before being released to the inside the building 24. An equal current of cold air will circulate from the building 24 to the interspace 8 protecting both the personnel who are in proximity to the supports 9 and the equipment used for the inspection.

I tubi supplementari 36 hanno la funzione di mantenere sostanzialmente uniforme la temperatura del materiale della struttura 7 asportando la modesta potenza termica trasmessa attraverso il riempimento di coibentazione 34, la tanca di sicurezza 6 e lo strato 35 di materiale refrattario. The additional tubes 36 have the function of maintaining substantially uniform the temperature of the material of the structure 7 by removing the modest thermal power transmitted through the insulation filling 34, the safety tank 6 and the layer 35 of refractory material.

In caso di rottura della tanca 3 con allagamento del pozzo reattore 5 con il fluido primario, il sistema 1 mantiene la propria funzione di asportazione del calore residuo con i tubi 15 che scambiano direttamente col fluido primario. In case of rupture of the tank 3 with flooding of the reactor well 5 with the primary fluid, the system 1 maintains its function of removing the residual heat with the pipes 15 which exchange directly with the primary fluid.

Nel caso il fluido primario sia piombo, il riempimento di coibentazione 34 immerso nel piombo si degrada facendo aumentare la temperatura della tanca di sicurezza 6 ed incrementando le fughe termiche che tuttavia possono ancora essere limitate dallo strato 35 di materiale refrattario ed evacuate dai tubi supplementari 36. If the primary fluid is lead, the insulation filling 34 immersed in lead degrades, increasing the temperature of the safety tank 6 and increasing the thermal leaks which, however, can still be limited by the layer 35 of refractory material and evacuated by the additional pipes 36 .

Resta infine inteso che al sistema qui descritto ed illustrato possono essere apportate numerose modifiche e varianti che non escono dall'ambito delle annesse rivendicazioni. Finally, it is understood that numerous modifications and variations may be made to the system described and illustrated herein which do not depart from the scope of the appended claims.

È anche inteso che, sebbene si sia fatto genericamente riferimento, a titolo esemplificativo, a reattori a metallo liquido o sali fusi, il sistema secondo l'invenzione trova applicazione anche in reattori diversi, per esempio reattori a gas, fatte ovviamente le modifiche del caso nella conformazione e disposizione dei tubi di scambio termico in modo da adattarsi al diverso schema di reattore. It is also understood that, although reference has been made generically, by way of example, to liquid metal reactors or molten salts, the system according to the invention also finds application in different reactors, for example gas reactors, obviously made the necessary modifications in the conformation and arrangement of the heat exchange tubes in order to adapt to the different reactor layout.

Claims

CLAIMS 1. System (1) for evacuating residual heat from a nuclear reactor (2), in particular a liquid metal or molten salt reactor, the system comprising a plurality of cooling modules (11) arranged circumferentially around a tank ( 3) main reactor in a reactor well (5) and having heat exchange tubes (15) in which a cooling fluid circulates; the system being characterized in that each module (11) comprises a plurality of substantially U-shaped heat exchange tubes (15), having respective pairs of branches (16) side by side facing the tanca (3) and arranged on opposite sides of a central axis (X) common and laterally separated by empty spaces; and by the fact that it comprises a wall (30) reflecting the radiant heat, arranged behind the tubes (15) with respect to the tank (3) to send back to the tubes (15) the radiant heat that passes through the empty spaces between a tube (15) and The other.

System according to claim 1, wherein the reflecting wall (30) is shaped in such a way as to be partially interposed between the branches (16) of the tubes (15) to define a longitudinal channel (31) arranged substantially around each branch (16).

System according to claim 1 or 2, wherein the reflecting wall (3Ό) is provided with a reflecting surface (32), for example mirrored, facing the tubes (15).

System according to one of the preceding claims, each module (11) comprises a cold collector (12) and a hot collector (13), arranged outside the reactor well (5), and into which respective branches (16) of the tubes (15).

System according to one of the preceding claims, in which the branches (16) of each tube (15) are further apart from each other at respective upper ends, and are close to one another at respective lower ends.

System according to one of the preceding claims, in which the heat exchange tubes (15) are painted externally with high emissivity paint.

System according to one of the preceding claims, in which cooling air circulates in the heat exchange pipes (15).

System according to claim 7, wherein the cooling air circulates inside the pipes (15) by natural draft promoted for example by means of a chimney (26).

System according to one of the preceding claims, wherein the reflecting wall (30) defines a containment structure (33) for an insulation filling (34), the insulation filling (34) and the heat exchange tubes (15) being arranged on opposite sides of the reflecting wall (30).

System according to one of the preceding claims, in which each tube (15) is constituted, at least for the part contained inside the reactor well (5), of a monolithic tubular body (21) bent in a U and without welding.

System according to one of the preceding claims, in which the heat exchange tubes (15) are essentially arranged along an internal surface (19) of a safety tank (6) of the reactor (2), arranged around the tank (3) main, and are mechanically supported by said internal surface.

System according to one of the preceding claims, comprising air suction pipes (40), inserted substantially vertically in the reactor well (5) and open at the bottom, for cooling the air contained in the reactor well (5) and for creating a cold air stream entering the reactor well (5).

System according to claim 12, wherein the suction pipes (40) are connected to an auxiliary air circulation and cooling system (41).

System according to claim 12 or 13, wherein the suction pipes (40) are arranged between one module (11) and the other and / or along the central axes (X) of the modules (11).