PL60124B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 09.XII.1965 Szwecja Opublikowano: 30.Y.1970 60124 KI. 21 g, 21/20 MKP &21fll S/ UKD •ibliotekaT Wlasciciel patentu: Nils Anders Lennart Wikdahl, Djursholm (Szwecja) Sposób przetwarzania energii jadrowej na energie mechaniczna oraz urzadzenia do wykonywania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób przetwarza¬ nia energii jadrowej na energie mechaniczna, oraz urzadzenia do wykonywania tego sposobu.Wedlug znanych metod energia cieplna otrzymy¬ wana w reaktorze silowni atomowej jest przenoszo¬ na za pomoca czynnika poprzez przewody do urza¬ dzen poza reaktorem, gdzie jest przetwarzana na energie mechaniczna, która nastepnie z kolei jest przetwarzana na energie elektryczna.Celem wynalazku jest zwiekszenie sprawnosci przetwarzania energii w tych znanych metodach.Cel ten zostal osiagniety w sposobie wedlug wy¬ nalazku w którym wytwarzanie energii mechanicz¬ nej odbywa sie bezposrednio w samym reaktorze, tak iz para lub gaz uzyty do pracy reaktora, przy jednoczesnym rozprezaniu sie, przeplywaja przez kanaly lub podobne przewody zbudowane z paliwa reaktora i umieszczone w tym reaktorze i przynaj¬ mniej niektóre z tych kanalów sa osadzone obroto¬ wo, przy czym energia wyzwolona za pomoca rea¬ kcji jadrowej jest przekazywana w tych kanalach na pare lub gaz. Czynnik uzyty do przenoszenia energii jest w ten sposób zmuszony do regularnego przeplywu w odpowiednich kanalach, w których straty przeplywu moga byc bardzo niskie, a jedno¬ czesnie moze byc zachowana duza predkosc prze¬ plywu, dzieki czemu osiaga sie dobre przenoszenie energii. Poza tym w przetwarzaniu wedlug wyna¬ lazku uzyskuje sie lepsza sprawnosc.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 i 2 przedstawiaja schematycznie dwa urzadzenia do przetwarzania energii jadrowej na energie mecha¬ niczna, a fig. 3 i 4 przedstawiaja schematycznie 5 przekroje poprzeczne i podluzne reaktora wedlug wynalazku.Na fig. 1 liczba 1 oznacza parowy lub gazowy reaktor jadrowy zawierajacy turbine parowa lub gazowa, która za pomoca walu 2 jest polaczona me- 10 chanicznie ze sprezarka 3, polaczona z kolei mecha¬ nicznie za pomoca walu 4 z pradnica elektryczna 5.Turbina 1 i sprezarka 3, która moze posiadac jeden lub kilka stopni sprezania, ewentualnie z chlodze¬ niem miedzystopniowym, stanowi lacznie z przewo- 15 darni 6 i 7 zamkniety obwód krazenia czynnika pa¬ rowego lub gazowego, potrzebnego do pracy reakto¬ ra i chlodzonego w wymienniku ciepla 8, znanego typu, do odpowiedniej temperatury przed wejsciem do sprezarki 3. 20 W turbinie 1 przynajmniej czesc elementów two¬ rzacych kanaly parowe lub gazowe, na przyklad czesci lopatkowe i kierownicze sa wykonane cal¬ kowicie lub czesciowo z paliwa reaktorowego, dzie¬ ki czemu podczas pracy reaktora energia wyzwolo- 25 na wskutek reakcji jadrowej jest przenoszona na pare lub gaz, tak iz uzyskuje sie mniej lub wiecej calkowite bezposrednie przetwarzanie energii jadro¬ wej na energie mechaniczna w tych samych ele¬ mentach. 2Q Przetwarzanie energii, jak juz zaznaczono, winno 6012460124 3 byc regulowane. Wobec tego konieczne jest prze¬ noszenie wiekszej lub mniejszej ilosci energii ciepl¬ nej z tego systemu do wymiennika ciepla 8, które¬ go pojemnosc jest regulowana. Energia cieplna po¬ chodzaca z tego wymiennika ciepla 8 uzywana jest na przyklad do celów ogrzewania, lub do wytwa¬ rzania mocy.Energia mechaniczna otrzymana w turbinie 1 jest wykorzystana do napedu sprezarki 3, jak równiez elektrycznej pradnicy 5, za posrednictwem walów 2 i 4.Do regulowania pojemnosci reaktora, jak równiez dla doprowadzenia tego reaktora do stanu krytycz¬ nego przy rozruchu, przynajmniej czesc elementów paliwowych ^powinna byc zamocowana suwliwie.Dotyczy to przede wszystkim tych elementów pa¬ liwowych, które nie obracaja sie podczas pracy, lec? pozadane jest równiez w odniesieniu do ele¬ mentów paliwowych, osadzonych obrotowo. W zwiazku z tym nalezy zaznaczyc, ze obok elementów paliwowych zawartych w turbinie, reaktor moze równiez zawierac elementy paliwowe umieszczone w znany sposób, w ilosci zaleznej od wymaganej mocy reaktora.W celu latwiejszego regulowania pojemnosci rea¬ ktora i doprowadzania go do stanu krytycznego sto¬ sowana jest turbina o przeplywie promieniowym typu przeciwbieznego, która posiada znana kon¬ strukcje, lecz której obydwie polówki wirnika sa przesuwne poosiowo wzgledem siebie.Na fig. 2 przedstawiajacej .schematycznie urzadze¬ nie tego rodzaju liczba 11 oznacza reaktor, wyko¬ nany w postaci promieniowej turbiny przeplywo¬ wej. Kazda z polówek turbiny jest polaczona za po¬ moca walów 12 mechanicznie ze sprezarka 13, któ¬ ra z kolei za pomoca walu 14 jest polaczona me¬ chanicznie z elektryczna pradnica 15. Turbina 11 i sprezarki 13 tworza wraz z przewodami 16 i 17 dwa równolegle sprzezone obwody krazenia czynnika pa¬ rowego lub gazowego, krazacego podczas pracy rea¬ ktora. Te obwody krazenia zawieraja równiez wy¬ miennik ciepla 18, W promieniowej turbinie przeplywowej omawia¬ nego rodzaju lopatki, jak równiez podtrzymujace je elementy pierscieniowe i tarczowe wykonane sa calkowicie lub czesciowo ze wzbogaconego uranu albo z innego rozszczepialnego paliwa reaktorowego.Równiez i strefa wewnetrzna utworzona z takich lopatek lub innych elementów moze zawierac pa¬ liwo, przy czym odpowiednie czesci strefy zewnetrz¬ nej moga byc wykonane z materialu rodnego, na przyklad uranu 238 lub toru. Podobnie elementy lo¬ patkowe i kierownicze osiowej drobiny przeplywo¬ wej moga stanowic lub zawierac, w strefie polozo¬ nej w poblizu wlotowej strony turbiny, rozszcze¬ pialne paliwo reaktorowe, poniewaz odpowiednie czesci w strefie, w poblizu wylotowej strony turbi¬ ny, stanowia lub zawieraja material rodny.Czynnikiem potrzebnym do pracy reaktora jest korzystnie ciezka woda w postaci gazowej lub pa¬ rowej. Mozna wobec tego wykorzystac stosunkowo male spowalnianie neutronów tego czynnika i male zmniejszenie sie liczby neutronów przy rozszczepia¬ niu, wynikajace ze spowalniania neutronów.Fig. 3 przedstawia przekrój podluzny wzdluz linii 15 III—III na fig. 4, która to figura z kolei jest prze¬ krojem wzdluz linii IV—IV na fig. 3.Reaktor przedstawiony na tych figurach ma pro¬ mieniowa turbine przeplywowa typu dwuwirniko- 5 wego, przy czym dwie polówki wirnika 19 i 20' podtrzymywane sa na walach 21 i 22 przepuszczo¬ nych przez obudowe reaktora 23 przez uszczelnie¬ nie 24, 25 i podtrzymywane na lozyskach 26, 27, przy czym moga one byc sprzegane mechanicznie, 10 na przyklad kazdy wirnik ze sprezarka i pradnica elektryczna, co nie jest uwidocznione na rysunku (fig. 3 i 4), lecz jest omówione poprzednio w zwiaz¬ ku z urzadzeniami 12, 13, 14 i 15 na fig. 2.Kazda z polówek wirnikowych ma pewna liczbe rozmieszczonych przeciwsobnie lopatek 28 1 29, któ¬ re wspóldzialaja ze soba w taki sposób, ze lopatki w kazdej z polówek wirnikowych 19, 20 stanowia kierownice dla drugiej polówki wirnika i odwrotnie.Czynnik parowy lub gazowy jest wprowadzany- 20 przez zasilajace kanaly, wykonane wewnatrz walów 21, 22, przeplywa promieniowo na zewnatrz przez kanaly utworzone przez lopatki 28, 29 i uchodzi przez otwór wylotowy 30 na obwodzie obudowy 23, przy czym otwór wylotowy, jak równiez kanaly za- 25 silajace sa polaczone w zamkniete obwody czynni¬ ka parowego lub gazowego, nieuwidocznione na fig. 3 i 4, lecz zawierajace urzadzenia 13 i 18 przed¬ stawione na fig. 2.Jedna z polówek wirnika 19 z walem 21 naleza- 30 cym do wirnika jest osadzona przesuwnie poosiowo za pomoca silnika 31 i przekladni 32 miedzy nimi i walem w taki sposób, ze wience lopatkowe 28, 29- dwóch polówek wirników wysuwane sa do calkowi¬ tego lub czesciowego wspóldzielenia ze soba, dzieki 35 czemu uzyskuje sie regulacje ilosci mocy pobiera¬ nej z reaktora. Jak stwierdzono lopatki jak równiez. i inne czesci polówek wirnika i obudowa 23 stano¬ wia w wiekszej lub mniejszej czesci paliwo rea¬ ktora. 40 Wytrzymalosc mechaniczna czesci wirujacych uzyskuje sie przez zastosowanie pierscieni mocuja¬ cych (nie pokazanych na rysunku) obejmujacych za¬ równo lopatki 28 i 29 jak i polówki wirnika 19 i 20.Pierscienie mocujace wykonane sa z materialu o- 45 wysokiej wytrzymalosci na przyklad tytanu lub be¬ rylu, przy czym dostateczna wytrzymalosc przeno¬ szona przez te umocnienia uzyskuje sie równiez przez ich uksztaltowanie (to znaczy uksztaltowanie* ich zarówno w postaci pierscieni jak i tarczy). Jest 50 oczywiste, ze równiez i polówka wirnika 20 wraz ze swym walem 22 moze byc przesuwna poosiowo w taki sam sposób jak czesci 19, 21. 55 PL PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób przetwarzania energii jadrowej na ener¬ gie mechaniczna w reaktorze jadrowym napelnio¬ nym para lub gazem, znamienny tym, ze pare lub gaz zmusza sie do przeplywu przez kanaly lub po- 60 dobne przewody wykonane w reaktorze, których przynajmniej czesc jest osadzona obrotowo, przy czym wieksza lub mniejsza liczbe tych kanalów osa¬ dzonych obrotowo i ewentualnie równiez kanalów nieruchomych umieszczonych w reaktorze wykonu- 6| je sie w calosci lub w czesci z paliwa reaktora-60124 przy czym energie wyzwolona w kanalach z pali¬ wa reaktorowego za pomoca reakcji jadrowych przekazuje sie na pare lub gaz, co powoduje ruch obrotowy tych kanalów.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze pa¬ re lub gaz po rozprezeniu spreza sie i prowadzi z powrotem do kanalów w obiegu zamknietym.

3. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze czesc energii kinetycznej przekazywanej z pary lub gazu na kanaly stosuje sie do sprezania pary lub gazu. 4. Sposób wedlug zastrz. 1-3, znamienny tym, ze pare lub gaz po rozprezeniu przepuszcza sie przez wymiennik ciepla dla obnizenia temperatury. 5. Sposób wedlug zastrz. 1-4, znamienny tym, ze do pracy reaktora stosuje sie ciezka wode w posta¬ ci pary lub gazu. 6. Urzadzenie do wykonywania sposobu wedlug zastrz. 1-5, znamienne tym, ze ma turbine parowa lub gazowa (11 i 1) najlepiej promieniowa turbine 15 20 6 przeplywowa typu przeciwbieznego, umieszczona w reaktorze, przy czym przynajmniej czesc elementów turbiny tworzacych kanaly pary lub gazu, zwlasz¬ cza elementy lopatkowe i kierownicze, zawieraja lub stanowia paliwo reaktora. 7. Urzadzenie wedlug zastrz. 6, znamienne tym, ze ma turbine promieniowa przeplywowa umiesz¬ czona w reaktorze (11), przy czym polówki wirni¬ kowe (19, 20) turbiny sa przesuwne wzgledem siebie poosiowe 8. Urzadzenie wedlug zastrz. 6 i 7, znamienne tym, ze tylko czesc elementów turbiny tworzaca kanaly parowe lub gazowe, a najlepiej elementy lopatkowe lub kierownicze, polozone w poblizu wlotowej stro¬ ny turbiny, stanowia lub zawieraja wzbogacony uran lub inne rozszczepialne paliwo reaktorowe. 9. Urzadzenie wedlug zastrz. 8, znamienne tym, ze elementy lopatkowe i prowadnicze umieszczone blizej wylotowej strony turbiny zawieraja lub sta¬ nowia material rodny. 8 6 v KJ 2 t 34 34 FIG. 1 FIG. 2KI. 21 g, 21/20 60124 MKP G 21 c H FIG.

4. WDA-l. Zam. 4474. Naklad 230 egz. PL PL