Przedmiotem wynalazku jest reaktor jadrowy o neutronach szybkich, przeznaczony zwlaszcza do wytwa¬ rzania energii elektrycznej w elektrowniach atomowych.Znanyjest reaktor jadrowy o neutronach szybkich (Bagdasarow J.E. "Technicheskie problemy reaktoroy na bystrych neitronach" Atomizdat, 1969 str. 236), w którym rdzen stanowi zestaw pakietów z elementami wydzie¬ lajacymi cieplo, omywanymi przez nosnik ciepla. W elementach wydzielajacych cieplo znajduje sie jednorodny material paliwowy w postaci dwutlenku uranu.Wada takiego reaktora jest to, ze wspólczynnik przemiany wtórnego paliwa, chociaz jest wiekszy od jednosci, jest znacznie mniejszy od wspólczynnika przemiany reaktorów z paliwem metalicznym.Wykorzystywanie metalicznego paliwa w elementach wydzielajacych cieplo jest utrudnione albo wrecz niemozliwe. Jest to zwiazane z tym, ze wymagania zabeczpieczenia wysokich parametrów cyklu termodynamicz¬ nego powoduja, ze maksymalna temperatura na koszulce elementów wydzielajacych cieplo osiaga wartosci 680—720°C, podczas gdy temperatury dopuszczalne dla paliwa metalicznego i dla kontaktu paliwo — koszulka sa niskie (bez uwzglednienia czynników przegrzania odpowiednio 570 - 610°C i 490 - 510°C).Celem wynalazku jest wyeliminowanie wyzej wymienionych wad, zwlaszcza uzyskanie zwiekszonej predkosci przemiany paliwa przy zachowaniu wysokich parametrów temperaturowych nosnika ciepla. Cel ten osiagnieto za pomoca reaktora wedlug wynalazku, posiadajacego rdzen stanowiacy zestaw pakietów paliwowych z elementami wydzielajacymi cieplo, omywanymi przez nosnik ciepla i który to reaktor polega na tym, ze co najmniej czesc pakietów paliwowych jest podzielona dla obiegu nosnika ciepla na co najmniej dwa obszary.W kazdym z tych obszarów umieszczone sa rózne materialy paliwowe, przy czym w obszarze o nizszej tempera¬ turze umieszczone jest paliwo o wiekszej gestosci rozpadajacych sie izotopów.Korzystne jest umieszczenie paliwa metalicznego w obszarze o nizszej temperaturze nosnika ciepla, a pali¬ wa ceramicznego — w obszarze o wyzszej temperaturze nosnika ciepla. Obszar zajety przez paliwo metaliczne moze zajmowac od 0,3 do 0,7 wysokosci pakietu paliwowego w zaleznosci od gestosci rozpadajacych sie jader.Korzystne jest takze, przy stosowaniu paliwa o wiekszej gestosci jader w obszarze o nizszej temperaturze nosnika ciepla, wykorzystywanie elementów wydzielajacych cieplo o wiekszym przekroju poprzecznym niz w obszarzen 89323 o nizszej temperaturze nosnika ciepla. Poza tym korzystne jest równiez, aby w obszarze o nizszej temperaturze nosnika ciepla znajdowalo sie paliwo uranowe, a w obszarze o wyzszej temperaturze — ceramiczne paliwo pluto¬ nowe.Mozna takze, przy wykorzystywaniu paliwa o wiekszej gestosci rozpadajacych sie jader w obszarze o niz¬ szej temperaturze nosnika ciepla, umiescic bardziej wzbogacone paliwo niz w obszarze o wyzszej temperaturze nosnika ciepla.Zaleta reaktora jadrowego wedlug wynalazku jest to, ze ma on wieksza predkosc przemiany wtórnego paliwa przy zachowaniu wysokich parametrów cyklu termodynamicznego w elektrowni atomowej.Reaktor wedlug wynalazku pozwala na zwiekszenie przemiany paliwa, która istotnie zwieksza ekonomicz¬ na efektywnosc elektrowni atomowej i oprócz tego obniza czas podwojenia paliwa w cyklu paliwowym.Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedsta¬ wia konstrukcje pakietu paliwowego, fig. 2 — zaleznosc deformacji koszulki elementów wydzielajacych cieplo od wysokosci pakietu paliwowego, a fig. 3 — krzywe zmian charakterystyk temperaturowych elementów wydzielaja¬ cych cieplo w funkcji wysokosci pakietu paliwowego.Pakiet paliwowy zawiera koszulke 1, wypelniona elementami 2 wydzielajacymi cieplo, omywanymi przez nosnik ciepla. Elementy 2 stanowia rurki wypelnione materialem paliwowym. Wewnatrz pakiet paliwowy jest podzielony wzdluz wysokosci na dwa obszary 3 i 4, pomiedzy którymi znajduje sie obszar 5 (o wysokosci —10 cm) wypelniony materialem konstrukcyjnym i nosnikiem ciepla. W kazdym z obszarów 3 i 4 umieszczona jest niezalezna siec elementów 2 wydzielajacych cieplo, przymocowana do koszulki 1 za posrednictwem oslon 6.Obszary 3 i 4 róznia sie pomiedzy soba temperatura nosnika ciepla. Przy przeplywie nosnika ciepla z obszaru 3 do obszaru 4, temperatura nosnika ciepla w,obszarze 3 jest nizsza niz w obszarze 4. Elementy 2 wydzielajace cieplo w obszarach 3 i 4 róznia sie pomiedzy soba rodzajem umieszczonego w nich paliwa.Mozliwe sa rózne odmiany paliwa. Na przyklad, elementy 2 wydzielajace cieplo w obszarze 3 napelnia sie metalicznym paliwem uranowym, a w obszarze 4 - ceramicznym paliwem plutonowym. Poza tym elementy 2 wydzielajace cieplo w obszarach 3 i 4 maja rczne przekroje poprzeczne, a elementy wydzielajace cieplo w obsza¬ rze 3 maja wiekszy przekrój poprzeczny niz w obszarze 4.Mozliwe jest równiez inne napelnienie konstrukcji, w której elementy 2 wydzielajace cieplo stanowia rurki umieszczone wzdluz calej dlugosci pakietu, przy czym w obszarze 3 w rurkach umieszczone jest paliwo metalicz¬ ne, a w obszarze 4 — paliwo ceramiczne, natomiast w obszarze 5 pomiedzy paliwem metalicznym i ceramicznym wypelniajacym rurki umieszczony jest material surowca. Takie wypelnienie pozwala obnizyc wartosci maksy¬ malnych temperatur w elementach wydzielajacych cieplo z paliwem metalicznym lub zwiekszyc predkosc prze¬ miany nowego paliwa. Obszar 3 zajmuje 0,3-0,7 wysokosci pakietu paliwowego.W innej odmianie konstrukcji w obszarze 3 o nizszej temperaturze nosnika ciepla elementy 2 wydzielajace cieplo zawieraja bardziej wzbogacone paliwo niz elementy 2 wydzielajace cieplo obszaru 4. W tym przypadku w obu obszarach 3 i 4 wystepuje paliwo tego samego rodzaju, na przyklad ceramiczne paliwo plutonowe.Maksymalna deformacja koszulki elementów wydzielajacych cieplo w reaktorze w koncu akcji przechodzi do dalszej dla obiegu nosnika ciepla czesci elementów wydzielajacych cieplo (na przyklad do polowy wysokosci rdzenia), gdzie paliwo na skutek jego niskiej temperatury ma mala plastycznosc, co przedstawia krzywa 7 na fig. 2, gdzie na osi rzednych odlozone sa wartosci wzglednej deformacji koszulki elementów wydzielajacych cieplo w procentach w koncu akcji reaktora, a na osi odcietych — wysokosc (H) elementów wydzielajacych cieplo w jednostkach wzglednych. Przemiana w dolnej czesci pakietu rdzenia (obszar 3) paliwa tlenkowego w metaliczne zmniejsza te niepozadane zmiany w stanie plastycznosci paliwa metalicznego. Oprócz tego osiaga sie dodatkowe wyrównywanie pola wydzielania sie ciepla wzdluz wysokosci pakietu paliwowego zarówno kosztem gestosci, jak i kosztem wzbogacenia materialu, pozwalajace dodatkowo zwiekszyc efektywnosc wykorzystania paliwa w reaktorze.Na fig. 3 krzywa 8 przedstawia zmiany temperatury (T°C) sodowego nosnika ciepla w funkcji wysokosci pakietu paliwowego. Krzywa 9 — zmiany temperatury koszulki elementów wydzielajacych cieplo w funkcji wysokosci pakietu paliwowego, krzywa 10 —zmiany temperatury wnetrza elementów wydzielajacych cieplo z paliwem metalicznym w obszarze 3 w funkcji wysokosci pakietu paliwowego, a krzywa 11 - zaleznosc tempe¬ ratury wnetrza elementów wydzielajacych cieplo z paliwem metalicznym w obszarze 4 w funkcji wysokosci pakietu paliwowego. Krzywe te sa wykonane dla reaktora o wysokosci rdzenia 113 cm, srednicy rdzenia paliwo¬ wego - 5,4 mm, grubosci powloki stalowej — 0,4 mm, wysokosci obszaru 3 45 cm, temperaturze nosnika cie¬ pla na wejsciu - 340°C, a temperaturze na wyjsciu - 560°C.Jak widac z fig. 3, przy wprowadzeniu paliwa metalicznego w obszary zajmujace okolo 0,4 wysokosci rdzenia reaktora, maksimum temperatury na koszulce elementów wydzielajacych cieplo z paliwem metalicznym89323 3 i we wnetrzu nie przewyzsza odpowiednio temperatur: 490°C i610°C, które zgadzaja sie z dopuszczalnymi zakresami temperatur dla elementów wydzielajacych cieplo z paliwem metalicznym.Dzialanie reaktora jest opisane nizej. Nosnik ciepla, przeplywajacy poczatkowo w obszarze 3 wzdluz pakietu i majacy wzglednie niska temperature, ochladza elementy wydzielajace cieplo, zawierajace bardziej geste paliwo metaliczne, a nastepnie w obszarze 4 ochladza elementy wydzielajace cieplo, zawierajace paliwo cera¬ miczne. Zajeta przez paliwo metaliczne (obszar 3) czesc pakietu paliwowego moze byc zawarta w szerokim zakresie. Tak na przyklad, jezeli wartosc te przyjac za równa okolo 0,3, to wzbogacenie metalicznego paliwa plutonowego bedzie równe okolo 10% i zwiekszenie predkosci przemiany nadwyzkowego paliwa jest równe okolo 25%, a jesli czesc zajeta przez metaliczne paliwo plutonowe przyjac jako równa okolo 0,7, to wzbogace¬ nie w obszarze 3 z paliwem metalicznym obnizy sie do okolo 6% i zwiekszenie predkosci przemiany nadwyzko¬ wego paliwa jest równe okolo 30%. Zwiekszenie gestosci rozpadajacych sie izotopów do wzbogacenia 13% (przy wzbogaceniu 11% w pozostalej czesci pakietów) na 30 cm odcinku dlugosci pakietów od strony wejscia nosni¬ ków ciepla w materiale tlenkowym, przy wysokosci rdzenia równej 100 cm pozwala zwiekszyc efektywnosc wykorzystania paliwa i zwiekszyc szybkosc przemiany paliwa o okolo 8%.Zwiekszenie srednicy elementów paliwowych na 30 cm odcinku dlugosci pakietów, przy calkowitej dlu¬ gosci równej 100 cm od strony wejscia nosnika ciepla do 7 mm w porównaniu z 5,8 mm w pozostalej czesci pakietów pozwala zwiekszyc predkosc przemiany nadwyzkowego paliwa o okolo 10%. PL