RU2394291C2 - Атомная электростанция и тепловыделяющий элемент ядерного реактора - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к ядерной энергетике. Атомная электростанция включает, по меньшей мере, один напорный насос, предпочтительно, с электродвигателем и запорной или запорно-регулировочной арматурой с запирающим элементом, образующими гидравлическую систему и/или локальные технологические гидравлические системы. По крайней мере, одна из гидравлических систем оборудована не менее чем одним гидромеханическим устройством для плавной нагрузки гидравлической системы. Тепловыделяющий элемент ядерного реактора характеризуется тем, что содержит ядерное топливо в виде стержня из слоистой композиции, образованной из двух радиоактивных веществ различной тугоплавкости. Изобретение позволяет обеспечить безопасность и снижение энергозатрат при эксплуатации гидравлических систем, обеспечивающих работу систем атомной электростанции. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 11 ил.

Description

Изобретение относится к ядерной энергетике и может быть использовано при производстве электроэнергии и теплоты на электростанциях, например, при перекачивании энергоносителя и/или охлаждении узлов АЭС.

Известен способ пуска насосного агрегата АЭС, содержащего центробежный насос с электродвигателем, установленного в байпасной линии основной магистрали, на участке которой в пределах байпаса имеется обратный затвор с механизмом управления отсечным диском. - Будов В.М., Насосы АЭС. М.: Энергоиздат, 1986, с.10-12, рис 1.2. Однако и при таком способе пуска имеет место увеличение пусковой нагрузки электропривода центробежного насосного агрегата.

Известно дроссельное устройство для многоступенчатого дросселирования, состоящее из дисковых дроссельных элементов, установленных в корпусе в виде трубы. - Благов Э.Е., Ивницкий Б.Я. Дроссельно-регулирующая арматура ТЭС и АЭС, М.: Энергоатомиздат, 1990, с.72-73, рис.4.20 а, б, причем отверстия в шайбах располагают со смещением относительно друг друга по ходу потока так, что выходы отверстий предыдущей шайбы не соосны с отверстиями последующей шайбы для того, чтобы не было прямого проскока рабочей среды, а потоки меняли направление для усиления их торможения. Недостатками данного устройства являются недостаточная эрозионная стойкость и, как следствие, недостаточная надежность устройства.

Известна насосная установка для охлаждения конденсаторов ТЭС и АЭС - SU 1321921 A1, 07.07.1987, которая содержит насос с напорным водоводом, имеющим излом в вертикальной плоскости и горизонтальный участок, конденсатор с клапаном воздуха и сливной водовод. Недостатком этого устройства является его ограниченные функциональные возможности.

Из уровня техники известен стержневой твэл, который имеет топливный сердечник, состоящий из отдельных таблеток или стерженьков цилиндрической формы, размещенных в оболочке, которая является конструкционным несущим элементом (А.Г.Самойлов. Тепловыделяющие элементы ядерных реакторов. М.: Энергоатомиздат, 1985, с.99, 107). При выполнении топливного сердечника в виде сплошных таблеток или стерженьков оболочка в течение эксплуатации подвергается значительным напряжениям за счет расширения и распухания топлива, а также вследствие газовыделения из топлива.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является обеспечение необходимого уровня безопасности и снижение энергозатрат при эксплуатации гидравлических систем, обеспечивающих работу отдельных систем АЭС и АЭС в целом, содержащих несжимаемые жидкости или смеси, содержащие несжимаемые жидкости, а также повышение долговечности и надежности работы АЭС и значительное снижение затрат на ремонт и обслуживание оборудования.

Поставленная задача в части первого объекта изобретения решается за счет того, что атомная электростанция согласно изобретению включает, по меньшей мере, главный корпус с реакторным блоком, содержащим, по крайней мере, один ядерный реактор, теплообменник, например парогенератор, машинный зал с не менее чем одной турбиной, сообщенной с реактором по теплоносителю через теплообменник и посредством механической трансмиссии, например, через вал, по меньшей мере, с одним турбогенератором; главный циркуляционный насос с приводом, предпочтительно с электродвигателем, и объединяющую указанные функциональные агрегаты обвязку из технологических трубопроводов, в том числе для циркуляции перегретого, отсепарированного и отработанного пара и/или пароводяной смеси, а также подогретой воды, снабженные, по меньшей мере, одним напорным насосом, предпочтительно с электродвигателем и запорной и/или запорно-регулировочной арматурой с запирающим элементом, образующие гидравлическую систему и/или локальные технологические гидравлические системы, по крайней мере, одна из которых оборудована не менее чем одним гидромеханическим устройством для плавной нагрузки гидравлической системы, подключенным, по меньшей мере, к одному трубопроводу, преимущественно, с напорной стороны на участке между создающим напор в трубопроводе насосом или насосной группой и ближайшей запорной и/или запорно-регулировочной арматурой, сообщенным с трубопроводом по рабочему телу, преимущественно по перекачиваемой жидкости, и смонтированным с возможностью автоматического пролонгированного включения и выключения запорной и/или запорно-регулировочной арматуры, при этом гидромеханическое устройство включает последовательно соединенные между собой входной патрубок, имеющий корпус регулятор скорости открытия запорной и/или запорно-регулировочной арматуры и передачи нагрузки на гидравлическую систему, снабженный обратным клапаном и жиклером, и гидромеханический привод, включающий силовую камеру с корпусом, содержащим, по меньшей мере, один отсек с изменяющимся рабочим объемом, регулируемо возвратно наполняемым жидким рабочим телом при возрастании давления в трубопроводе, и передаточный механизм, при этом подключение к трубопроводу гидромеханического устройства выполнено двойным: на входе - входным патрубком оно сообщено с трубопроводом по рабочему телу, а на выходе - кинематически гидромеханическим приводом с запирающим элементом упомянутой арматуры, причем передаточный механизм выполнен подвижным, соединенным с силовой камерой по типу «поршень-шток» или «мембрана-шток», при этом шток, в свою очередь, подвижно связан с образованием привода с запирающим элементом упомянутой арматуры с возможностью автоматических перемещений запирающего элемента в диапазоне от полного перекрытия до полностью открытого на проток трубопровода и наоборот.

При этом в качестве ядерного реактора, по меньшей мере, в одном реакторном блоке может быть установлен реактор на тепловых нейтронах 2000±1000 МВт, сообщенный по энергоносителю, предпочтительно, с двумя турбоагрегатами мощностью каждый, равной половине установленной мощности реактора, либо с одним турбоагрегатом установленной мощностью, соответствующей установленной мощности реактора.

Реактор может быть выполнен с водографитовым или водно-бериллиевым замедлителем блочного, каркасно-блочного типа.

Блоки водно-бериллиевого замедлителя могут быть выполнены с гнездами под твэлы и установлены плотно со сплошным трехмерным заполнением большей части или практически всей активной зоны, объемно окружающей твэлы с практически одинаковой средней плотностью в занимаемом блоками объеме или с технологическими и конструктивными пустотами.

Пустоты между твэлами, границами гнезд, в которых они установлены, могут быть заполнены тяжелой водой, например дейтерием или смесью дейтерия и трития.

Блочная часть замедлителя, например, из упомянутых водографитовых или водно-бериллиевых блоков может быть выполнена с дифференцированной по объему плотностью, возрастающей к периферийной части активной зоны, например, в виде плотной кладки, по контуру зоны и/или многоконтурной, по меньшей мере, с одним дублирующим внешний промежуточным контуром-оболочкой, преимущественно, с практически вертикальной направляющей и с компактной, как и у внешнего контура блоков, конфигурацией, в плане многогранной или в виде кривой, преимущественно, постоянного радиуса, или составной конфигурации, образованной из состыкованных дуг одинакового радиуса выпуклостью в плане во внешнюю сторону активной зоны, либо сопряженных за счет скруглений меньшего радиуса в зоне сопряжений упомянутых дуг, а объем между упомянутыми конструкциями из блочного замедлителя нейтронов и твэлами заполнен жидким замедлителем, предпочтительно тритием или смесью изотопов трития и дейтерия.

Жидкий замедлитель может быть принят двухкомпонентным, в одном из которых преобладает дейтерий, а в другом - тритий, при этом тритиевым компонентом заполнены, преимущественно, центральная часть активной зоны реактора, по меньшей мере, до первого твердого контура, например, из водографитового или водно-бериллиевого замедлителя либо, преимущественно, до внутренней стороны внешнего контура упомянутого блочного замедлителя, включая пустоты между твэлами, а внешнее окружение внешнего контура упомянутого замедлителя заполнено дейтериевым замедлителем нейтронов.

Жидкий замедлитель может быть принят двухкомпонентным, в одном из которых преобладает дейтерий, а в другом - тритий, при этом дейтериевым компонентом заполнены, преимущественно, центральная часть активной зоны реактора, по меньшей мере, до первого твердого контура, например, из водографитового или водно-бериллиевого замедлителя либо, преимущественно, до внутренней стороны внешнего контура упомянутого блочного замедлителя, включая пустоты между твэлами, а внешнее окружение внешнего контура упомянутого замедлителя заполнено тритиевым замедлителем нейтронов.

Твэлы могут быть выполнены комбинированными не менее чем с двухслойной конструкцией собственно тепловыделяющей массы элемента, причем, по крайней мере, периферийная часть имеет трубчатую конфигурацию слоя и выполнена из более тугоплавкого ядерного топлива, чем внутренняя его часть, образующая сердечник элемента, при этом внешняя часть выполнена, предпочтительно, керамической из керамики типа двуокиси урана UO₂, карбида урана UC, силицида урана USi₂ либо аналогичных керамических соединений других ядерных топливно-химических элементов или их композиций с урановыми изотопами.

В качестве ядерного реактора может быть принят водо-водяной энергетический реактор типа ВВЭР на тепловых нейтронах с одно- или двухконтурной технологической схемой, образующие гидравлическую систему - технологическую обвязку трубопроводы каждого из контуров снабжены насосным оборудованием, включающим не менее одного напорного насоса, и запорной или запорно-регулировочной арматурой с запирающим элементом, на участке трубопровода между которыми с напорной стороны упомянутого насоса установлено, по крайней мере, одно упомянутое в п.1 гидромеханическое устройство для плавной нагрузки гидравлической системы, трубопровод смонтирован с возможностью подключения упомянутого устройства до запуска реактора.

В качестве ядерного реактора может быть принят реактор типа БН на быстрых нейтронах с жидкометаллическим, например натриевым, замедлителем и, предпочтительно, с трехконтурной технологической схемой.

Гидравлическая система двухконтурной технологической схемы АЭС с реактором типа ВВЭР может содержать в первом контуре технологической обвязки закоммутированный с реактором парогенератор и главный циркуляционный насос, на участке трубопровода технологической обвязки между последним и реактором установлено или предусмотрена возможность подключения упомянутого гидромеханического устройства для плавной нагрузки гидравлической системы, объединенного с запирающим элементом одновременно с упомянутым устройством установленной запорной и/или запорно-регулировочной арматуры, а во втором контуре гидравлической системы технологической обвязки закоммутированы с парогенератором, по крайней мере, одна турбина, объединенная с генератором, конденсатор турбины и, по меньшей мере, один напорный насос, возвращающий отработанный конденсат в парогенератор для повторного цикла.

Трехконтурная теплообменная схема реактора на быстрых нейтронах может включать закоммутированные, по меньшей мере, в одном первом контуре образующие гидравлическую систему вместе с реактором, по меньшей мере, один жидкометаллический, предпочтительно натриевый, теплообменник и циркуляционный насос радиоактивного жидкометаллического теплоносителя, при этом возможность подключения до запуска реактора упомянутого гидромеханического устройства плавной разгрузки гидравлической системы предусмотрена на участке технологического трубопровода между упомянутым циркуляционным насосом и реактором, при этом второй контур трехконтурной технологической схемы работы реактора выполнен замкнутым с образованием автономной гидравлической системы, технологическими трубопроводами которой закоммутированы теплообменник или теплообменники натриевого контура, парогенератор и циркуляционный насос нерадиоактивного жидкометаллического теплоносителя, предпочтительно жидкого натрия, причем подключение или возможность подключения упомянутого устройства плавной нагрузки гидравлической системы вместе с автоматически включаемой им через запирающий элемент запорной и/или запорно-регулировочной арматурой предусмотрены на участке трубопровода образующей данный контур технологической обвязки между упомянутым циркуляционным насосом контура и реактором, а внешний третий контур технологической схемы реактора включает последовательно закоммутированные образующими гидравлическую систему технологическими трубопроводами и связанные со вторым контуром через парогенератор, по меньшей мере, одну объединенную с генератором электроэнергии турбину, конденсатор и питательный насос, возвращающий отработанный конденсат в парогенератор для повторного цикла.

Регулятор скорости открытия упомянутой арматуры может включать корпус, в котором размещены вышеупомянутые обратный клапан и жиклер, причем жиклер и обратный клапан выполнены конструктивно совмещенными, при этом обратный клапан регулятора скорости открытия упомянутой арматуры содержит имеющий пропускной канал с выходными отверстиями шток с выполненной на одном его конце заслонкой, а на другом - жиклером, включающим регулирующий, предпочтительно, винтовой элемент, введенный в пропускной канал штока обратного клапана с возможностью, по крайней мере, частичного перекрытия проходного сечения пропускного канала - пропускного отверстия для его калибровки с помощью иглы жиклера, которой снабжен винтовой элемент, путем изменения ее положения относительно пропускного канала, кроме того, регулятор скорости открытия упомянутой арматуры снабжен возвратным устройством, связанным с обратным клапаном и/или жиклером и выполненным, например, в виде пружины.

Корпус регулятора скорости открытия запорной и/или запорно-регулировочной арматуры может содержать, по меньшей мере, три отсека, в первом отсеке расположена заслонка обратного клапана с выполненным в ней входным отверстием пропускного канала, во втором отсеке расположен, по крайней мере, частично шток обратного клапана и, по меньшей мере, одно выходное отверстие пропускного канала, выполненное в штоке, в третьем отсеке расположен винтовой элемент жиклера и возвратное устройство регулятора скорости открытия, при этом второй отсек соединен по рабочему телу с силовой камерой, а в корпусе регулятора скорости открытия в области третьего отсека выполнено отверстие, закрытое винтовой заглушкой для обеспечения регулировки проходного сечения пропускного канала посредством винтового элемента.

Для изменения положения иглы жиклера относительно пропускного отверстия жиклер может быть снабжен устройством калибровки, выполненным с возможностью его регулировки вручную с внешней стороны корпуса регулятора скорости открытия запорной и/или запорно-регулировочной арматуры.

Силовая камера может быть снабжена герметичной упругой мембраной, разделяющей корпус силовой камеры на упомянутый заполняемый отсек для рабочего тела и незаполняемый им отсек, причем мембрана выполнена с возможностью знакопеременной деформации, направленной в зависимости от давления как в сторону заполняемого отсека, так и в сторону незаполняемого отсека силовой камеры, причем в незаполняемом отсеке силовой камеры выполнено отверстие с закрепленной в нем направляющей втулкой, обеспечивающей поступательное движение передаточного механизма.

Гидромеханическое устройство может быть снабжено возвратным устройством гидромеханического привода, связанным с передаточным механизмом и/или мембраной привода и выполненным, например, в виде пружины.

Силовая камера может быть снабжена поршнем, разделяющим корпус силовой камеры на упомянутый заполняемый рабочим телом отсек с изменяющимся рабочим объемом и незаполняемый им отсек и выполненным с возможностью перемещения в силовой камере в зависимости от изменения давления, причем в незаполняемом отсеке силовой камеры выполнено отверстие с закрепленной в нем направляющей втулкой, обеспечивающей поступательное движение передаточного механизма.

Запорная и/или запорно-регулировочная арматура может быть выполнена с имеющим шпиндель запорным органом, а передаточный механизм состоит, по меньшей мере, из двух элементов, при этом первый элемент передаточного механизма через предохранительную накладку соединен с мембраной силовой камеры, а второй элемент соединен с запорным органом запорно-регулировочной арматуры, предпочтительно, через шпиндель с возможностью поворотного перемещения последней, при этом первый и второй элементы передаточного механизма выполнены прямолинейными и соединены между собой подвижно, например шарнирно, причем во втором элементе в месте соединения его с первым выполнено отверстие, внутри которого расположен штифт, соединяющий оба указанных элемента, причем второй элемент передаточного механизма выполнен с возможностью поворота от 0 до 90 градусов от исходного положения, при этом 0 градусов соответствует, например, полностью закрытой арматуре, а значение 90 градусов - полностью открытой.

Запорная и/или запорно-регулировочная арматура может представлять собой кран, например шаровой.

Передаточный механизм, взаимодействующий с запорной и/или запорно-регулировочной арматурой, может быть выполнен в виде рычага, или кривошипного механизма, или зубчатой рейки, или зубчатого колеса.

Максимальная пропускная способность обратного клапана регулятора скорости открытия упомянутой арматуры, по меньшей мере, в два раза может превышать максимальную пропускную способность жиклера.

Поставленная задача в части второго объекта изобретения решается за счет того, что тепловыделяющий элемент ядерного реактора согласно изобретению содержит ядерное топливо в виде стержня из слоистой композиции, образованной не менее чем из двух радиоактивных веществ, смесей или химических соединений различной тугоплавкости, возрастающей к внешней границе поперечного сечения упомянутого тепловыделяющего элемента.

При этом внутренняя часть тепловыделяющего элемента может быть выполнена из легкоплавкого радиоактивного материала, например из урана ²³⁵U, урана ²³³U или плутония ²³⁹Pu, в виде сердечника, а внешняя - в виде охватывающей сердечник оболочки из тугоплавкого керамического ядерного топливного материала типа, например, двуокиси урана UO₂, карбида урана UC или силицида урана USi₂ либо аналогичных соединений других радиоактивных тяжелых элементов, пригодных для воспроизведения цепной реакции.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного изобретения, является повышение безопасности АЭС и снижение энергозатрат при эксплуатации гидравлических систем, обеспечивающих работу систем АЭС, содержащих несжимаемые жидкости, а также повышение долговечности и надежности работы АЭС в целом, в том числе за счет разработанной в изобретении конструктивной системы тепловыделяющих элементов для ядерных реакторов с переменной тугоплавкостью, более высокой, нарастающей от центра к оболочке, а следовательно, имеющих более высокий предел безопасного нагрева; кроме того, изобретение обеспечивает снижение затрат на ремонт и обслуживание оборудования вследствие снижения нагрузки на элементы гидравлической системы АЭС - запорную или запорно-регулировочную арматуру, трубопроводы и на насосное оборудование, что достигается разработанным в изобретении сочетанием существенных признаков, создающих совокупный положительный эффект, превышающий сумму входящих эффектов от отдельных элементов изобретения, а именно принятое в изобретении расположение сообщенного с трубопроводом по рабочему телу или рабочей среде предложенного гидравлического устройства АЭС на участке между насосом и запорно-регулировочной арматурой позволяет включать насос и осуществлять набор оборотов, близких к рабочим, при закрытой арматуре, что снижает энергозатраты при запуске электродвигателя насоса, а последовательность расположения и предложенные конструктивные решения регулятора скорости открытия и гидромеханического привода арматуры обеспечивают, с одной стороны, автоматически достигаемую плавность открытия задвижки и включения гидравлической системы, а с другой стороны, обеспечивают быстрый сброс давления в устройстве и отключение системы при выключении двигателя. Последнее достигается за счет предложенного в изобретении регулируемого соотношения пропускной способности впускного жиклера и обратного клапана, а также за счет выполнения разделительной мембраны упруго-податливой, установленной в жесткой силовой камере, что обеспечивает плавное движение передаточного механизма гидромеханического привода в режиме открывания задвижки и более быстрое, но также плавное закрывание, усиленное срабатывающим в режиме обратного хода за счет дополнительной энергии пружинным усилителем хода. Это создает в совокупности необходимую плавность и регулируемую быстроту работы устройства, а также экономичность, возможность как автономной, так и совместной с другими устройствами работы в гидравлической системе.

Техническое решение иллюстрируется чертежами, на которых представлен частный случай выполнения гидромеханического устройства, не охватывающий и, тем более, не ограничивающий весь объем притязаний данного решения, где:

на фиг.1 изображено соединенное с трубопроводом гидромеханическое устройство с силовой камерой, снабженной герметичной упругой мембраной (рабочее тело или рабочая среда не показаны);

на фиг.2 - соединенное с трубопроводом гидромеханическое устройство с силовой камерой, снабженной поршнем (рабочее тело или рабочая среда не показаны);

на фиг.3 - регулятор скорости открытия запорной и/или запорно-регулировочной арматуры с выкрученной заглушкой;

на фиг.4 - силовая камера с герметичной упругой мембраной;

на фиг.5 - гидромеханическое устройство в начале процесса открытия упомянутой арматуры - двигатель насоса в фазе выхода с холостого хода на рабочие обороты;

на фиг.6 - гидромеханическое устройство с полностью открытой упомянутой арматурой - двигатель в фазе работы на полную мощность;

на фиг.7 - гидромеханическое устройство после окончания воздействия давления - при выключенном двигателе;

на фиг.8 - гидромеханическое устройство в варианте выполнения с промежуточным (дополнительным) рабочим телом;

на фиг.9 - гидромеханическое устройство в варианте выполнения с несколькими промежуточными (дополнительными) рабочими телами;

на фиг.10 - вариант выполнения гидромеханического устройства с передаточным механизмом в виде зубчатых рейки и колеса;

на фиг.11 - схема гидравлической системы для перекачивания жидкости с гидромеханическим устройством.

Атомная электростанция по первому объекту изобретения (на чертежах не показано) включает, по меньшей мере, главный корпус (на чертежах не показано) с реакторным блоком, содержащим, по крайней мере, один ядерный реактор (на чертежах не показано), теплообменник, например парогенератор, машинный зал с не менее чем одной турбиной 3, сообщенной с реактором по теплоносителю через теплообменник и посредством механической трансмиссии, например, через вал, по меньшей мере, с одним турбогенератором; главный циркуляционный насос с приводом, предпочтительно с электродвигателем, и объединяющую указанные функциональные агрегаты обвязку из технологических трубопроводов 1, в том числе для циркуляции рабочего тела 2 - перегретого, отсепарированного и отработанного пара и/или пароводяной смеси, а также подогретой воды, снабженные, по меньшей мере, одним напорным насосом 3, предпочтительно, с электродвигателем и запорной и/или запорно-регулировочной арматурой 4 с запирающим элементом (на чертежах не показано), образующие гидравлическую систему и/или локальные технологические гидравлические системы 5, например системы холодного и/или горячего водоснабжения и теплоснабжения основного здания АЭС, по меньшей мере, одного реакторного блока, административного корпуса, вспомогательных зданий и/или цехов. При этом, по крайней мере, одна из гидравлических систем оборудована не менее чем одним гидромеханическим устройством 6 для плавной нагрузки гидравлической системы 5, подключенным, по меньшей мере, к одному трубопроводу 1, преимущественно, с напорной стороны на участке между создающим напор в трубопроводе 1 насосом 3 или насосной группой и ближайшей запорной или запорно-регулировочной арматурой 4, сообщенным с трубопроводом 1 по рабочему телу 2, преимущественно по перекачиваемой жидкости, и смонтированным с возможностью автоматического пролонгированного включения и выключения запорной или запорно-регулировочной арматуры 4.

Упомянутое гидромеханическое устройство 6 включает последовательно соединенные между собой входной патрубок 7, имеющий корпус 8 регулятор скорости открытия 9 запорной и/или запорно-регулировочной арматуры 4 и передачи нагрузки на гидравлическую систему 5, снабженный обратным клапаном 10 и жиклером 11, и гидромеханический привод 12, включающий силовую камеру 13 с корпусом 14, содержащим, по меньшей мере, один отсек 15 с изменяющимся рабочим объемом, регулируемо возвратно наполняемым жидким рабочим телом 2 при возрастании давления в трубопроводе 1, и передаточный механизм 16. Подключение к трубопроводу 1 гидромеханического устройства 6 выполнено двойным: на входе -входным патрубком 7 оно сообщено с трубопроводом 1 по рабочему телу 2, а на выходе - кинематически гидромеханическим приводом 12 с запирающим элементом упомянутой арматуры 4.

Передаточный механизм 16 выполнен подвижным, соединенным с силовой камерой 13 по типу «поршень-шток» или «мембрана-шток». Шток 17, в свою очередь, подвижно связан с образованием привода с запирающим элементом запорной и/или запорно-регулировочной арматуры 4 с возможностью автоматических перемещений запирающего элемента в диапазоне от полного перекрытия до полностью открытого на проток трубопровода 1 и наоборот.

В качестве ядерного реактора, по меньшей мере, в одном реакторном блоке установлен реактор (на чертежах не показано) на тепловых нейтронах 2000±1000 МВт, сообщенный по энергоносителю, предпочтительно, с двумя турбоагрегатами мощностью каждый, равной половине установленной мощности реактора, либо с одним турбоагрегатом установленной мощностью, соответствующей установленной мощности реактора.

Реактор (на чертежах не показано) выполнен с водографитовым или водно-бериллиевым замедлителем блочного, каркасно-блочного типа. Блоки водно-бериллиевого замедлителя выполнены с гнездами под твэлы и установлены плотно со сплошным трехмерным заполнением большей части или практически всей активной зоны, объемно окружающей твэлы с практически одинаковой средней плотностью в занимаемом блоками объеме или с технологическими и конструктивными пустотами. Пустоты между твэлами, границами гнезд, в которых они установлены, заполнены тяжелой водой, например дейтерием или смесью дейтерия и трития.

Твэлы выполнены комбинированными не менее чем с двухслойной конструкцией собственно тепловыделяющей массы элемента, причем, по крайней мере, периферийная часть имеет трубчатую конфигурацию слоя и выполнена из более тугоплавкого ядерного топлива, чем внутренняя его часть, образующая сердечник элемента, при этом внешняя часть выполнена, предпочтительно, керамической из керамики типа двуокиси урана UO₂, карбида урана UC, силицида урана USi₂ либо аналогичных керамических соединений других ядерных топливно-химических элементов или их композиций с урановыми изотопами (на чертежах не показано).

Блочная часть (на чертежах не показано) замедлителя, например, из упомянутых водографитовых или водно-бериллиевых блоков выполнена с дифференцированной по объему плотностью, возрастающей к периферийной части активной зоны, например, в виде плотной кладки, по контуру зоны и/или многоконтурной, по меньшей мере, с одним дублирующим внешний промежуточным контуром-оболочкой, преимущественно, с практически вертикальной направляющей и с компактной, как и у внешнего контура блоков, конфигурацией, в плане многогранной или в виде кривой, преимущественно, постоянного радиуса, или составной конфигурации, образованной из состыкованных дуг одинакового радиуса выпуклостью в плане во внешнюю сторону активной зоны, либо сопряженных за счет скруглений меньшего радиуса в зоне сопряжения упомянутых дуг, а объем между упомянутыми конструкциями из блочного замедлителя нейтронов и твэлами заполнен жидким замедлителем, предпочтительно тритием или смесью изотопов трития и дейтерия.

Жидкий замедлитель принят двухкомпонентным, в одном из которых преобладает дейтерий, а в другом - тритий. Тритиевым компонентом заполнены, преимущественно, центральная часть активной зоны реактора, по меньшей мере, до первого твердого контура, например, из водографитового или водно-бериллиевого замедлителя либо, преимущественно, до внутренней стороны внешнего контура упомянутого блочного замедлителя, включая пустоты между твэлами, а внешнее окружение внешнего контура упомянутого замедлителя заполнено дейтериевым замедлителем нейтронов. Дейтериевым компонентом заполнены, преимущественно, центральная часть активной зоны реактора, по меньшей мере, до первого твердого контура, например, из водографитового или водно-бериллиевого замедлителя либо, преимущественно, до внутренней стороны внешнего контура упомянутого блочного замедлителя, включая пустоты между твэлами, а внешнее окружение внешнего контура упомянутого замедлителя заполнено тритиевым замедлителем нейтронов.

В качестве ядерного реактора (на чертежах не показано) принят водо-водяной энергетический реактор типа ВВЭР на тепловых нейтронах с одно- или двухконтурной технологической схемой, образующие гидравлическую систему 5 - технологическую обвязку трубопроводы 1 каждого из контуров снабжены насосным оборудованием, включающим не менее одного напорного насоса, и запорной или запорно-регулировочной арматурой 4 с запирающим элементом, на участке трубопровода между которыми с напорной стороны упомянутого насоса 3 установлено, по крайней мере, одно упомянутое в п.1 гидромеханическое устройство 6 для плавной нагрузки гидравлической системы, трубопровод смонтирован с возможностью подключения упомянутого устройства до запуска реактора.

В качестве ядерного реактора принят реактор типа БН на быстрых нейтронах с жидкометаллическим, например натриевым, замедлителем и, предпочтительно, с трехконтурной технологической схемой.

Гидравлическая система двухконтурной технологической схемы АЭС (на чертежах не показано) с реактором типа ВВЭР содержит в первом контуре технологической обвязки закоммутированный с реактором парогенератор и главный циркуляционный насос, на участке трубопровода технологической обвязки между последним и реактором установлено или предусмотрена возможность подключения упомянутого гидромеханического устройства для плавной нагрузки гидравлической системы, объединенного с запирающим элементом одновременно с упомянутым устройством установленной запорной и/или запорно-регулировочной арматуры, а во втором контуре гидравлической системы технологической обвязки закоммутированы с парогенератором, по крайней мере, одна турбина, объединенная с генератором, конденсатор турбины и, по меньшей мере, один напорный насос, возвращающий отработанный конденсат в парогенератор для повторного цикла.

Трехконтурная теплообменная схема реактора на быстрых нейтронах включает закоммутированные, по меньшей мере, в одном первом контуре образующие гидравлическую систему вместе с реактором, по меньшей мере, один жидкометаллический, предпочтительно натриевый, теплообменник и циркуляционный насос радиоактивного жидкометаллического теплоносителя, при этом возможность подключения до запуска реактора упомянутого гидромеханического устройства плавной разгрузки гидравлической системы предусмотрена на участке технологического трубопровода между упомянутым циркуляционным насосом и реактором, при этом второй контур трехконтурной технологической схемы работы реактора выполнен замкнутым с образованием автономной гидравлической системы, технологическими трубопроводами которой закоммутированы теплообменник или теплообменники натриевого контура, парогенератор и циркуляционный насос нерадиоактивного жидкометаллического теплоносителя, предпочтительно жидкого натрия, причем подключение или возможность подключения упомянутого устройства плавной нагрузки гидравлической системы вместе с автоматически включаемой им через запирающий элемент запорной и/или запорно-регулировочной арматурой предусмотрены на участке трубопровода образующей данный контур технологической обвязки между упомянутым циркуляционным насосом контура и реактором, а внешний третий контур технологической схемы реактора включает последовательно закоммутированные образующими гидравлическую систему технологическими трубопроводами и связанные со вторым контуром через парогенератор, по меньшей мере, одну объединенную с генератором электроэнергии турбину, конденсатор и питательный насос, возвращающий отработанный конденсат в парогенератор для повторного цикла (на чертежах не показано).

В гидромеханическом устройстве 6 в корпусе 8 регулятора скорости открытия 9 запорной и/или запорно-регулировочной арматуры 4 размещены вышеупомянутые обратный клапан 10 и жиклер 11, причем жиклер 11 и обратный клапан 10 выполнены конструктивно совмещенными. Обратный клапан 10 регулятора скорости открытия 9 упомянутой арматуры 4 содержит имеющий пропускной канал 18 с выходными отверстиями 19, 20 шток 21 с выполненной на одном его конце заслонкой 22, а на другом - жиклером 11, включающим регулирующий, предпочтительно, винтовой элемент 23, введенный в пропускной канал 18 штока 21 обратного клапана 10 с возможностью, по крайней мере, частичного перекрытия проходного сечения пропускного канала - пропускного отверстия для его калибровки - частичного перекрытия с помощью иглы 24 жиклера, которой снабжен винтовой элемент 23, путем изменения ее положения относительно пропускного канала, кроме того, регулятор скорости открытия 9 упомянутой арматуры снабжен возвратным устройством 25, связанным с обратным клапаном 10 и/или жиклером 11 и выполненным, например, в виде пружины.

Корпус 8 регулятора скорости открытия 9 запорной и/или запорно-регулировочной арматуры 4 содержит, по меньшей мере, три отсека. В первом отсеке 26 расположена заслонка 22 обратного клапана 10 с выполненным в ней входным отверстием 27 пропускного канала 18. Во втором отсеке 28 расположен, по крайней мере, частично шток 21 обратного клапана 10 и, по меньшей мере, одно выходное отверстие 19 или 20 пропускного канала 18, выполненное в штоке 21. В третьем отсеке 29 расположен винтовой элемент 23 жиклера 11 и возвратное устройство 25 регулятора скорости открытия 9 арматуры 4. Второй отсек 28 соединен по рабочему телу 2 с силовой камерой 13, а в корпусе 8 регулятора скорости открытия 9 упомянутой арматуры 4 в области третьего отсека 29 выполнено отверстие 30, закрытое винтовой заглушкой 31 для обеспечения регулировки проходного сечения калибруемого отверстия 32 пропускного канала 18 посредством винтового элемента.

Для изменения положения иглы 24 жиклера 11 относительно калибруемого отверстия 32 жиклер 11 снабжен устройством калибровки, например винтовым элементом 23, выполненным с возможностью его регулировки вручную с внешней стороны корпуса 8 регулятора скорости открытия 9 запорной и/или запорно-регулировочной арматуры 4.

Силовая камера 13 снабжена герметичной упругой мембраной 33, разделяющей корпус 14 силовой камеры 13 на упомянутый заполняемый рабочим телом 2 отсек 15 с изменяющимся рабочим объемом и незаполняемый им отсек 34. Мембрана 33 выполнена с возможностью знакопеременной деформации, направленной в зависимости от давления как в сторону заполняемого отсека 15, так и в сторону незаполняемого отсека 34 силовой камеры 13, при этом в незаполняемом отсеке 34 силовой камеры 13 выполнено отверстие 35 с закрепленной в нем направляющей втулкой 36, обеспечивающей поступательное движение передаточного механизма 16.

Гидромеханическое устройство 6 снабжено возвратным устройством 37 гидромеханического привода, связанным с передаточным механизмом 16 и/или мембраной привода и выполненным, например, в виде пружины.

Силовая камера 13 снабжена поршнем 38, разделяющим корпус 14 силовой камеры 13 на упомянутый заполняемый рабочим телом 2 отсек 15 с изменяющимся рабочим объемом и незаполняемый им отсек 34 и выполненным с возможностью перемещения в силовой камере в зависимости от изменения давления, причем в незаполняемом отсеке 34 силовой камеры 13 выполнено отверстие 35 с закрепленной в нем направляющей втулкой 36, обеспечивающей поступательное движение передаточного механизма 16.

Запорная и/или запорно-регулировочная арматура 4 выполнена с имеющим шпиндель запорным органом (на чертежах не показано), а передаточный механизм 16 состоит, по меньшей мере, из двух элементов. Первый элемент передаточного механизма - шток 17 - через предохранительную накладку 39 соединен с мембраной 33 силовой камеры 13, а второй элемент 40 соединен с запорным органом запорной и/или запорно-регулировочной арматуры 4, предпочтительно, через шпиндель с возможностью поворотного перемещения последней. Первый и второй элементы 17 и 40 соответственно передаточного механизма 16 выполнены прямолинейными и соединены между собой подвижно, например шарнирно, причем во втором элементе 40 в месте соединения его с первым выполнено отверстие 41, например продолговатая прорезь, внутри которого расположен штифт 42, соединяющий оба указанных элемента. Второй элемент 40 передаточного механизма 16 выполнен с возможностью поворота от 0 до 90 градусов от исходного положения, при этом 0 градусов соответствует, например, полностью закрытой арматуре, а значение 90 градусов - полностью открытой.

Запорная и/или запорно-регулировочная арматура 4 может представлять собой кран, например шаровой.

Передаточный механизм 16, взаимодействующий с запорной и/или запорно-регулировочной арматурой 4, может быть выполнен в виде рычага, или кривошипного механизма, или зубчатой рейки 43, или зубчатого колеса 44.

Максимальная пропускная способность обратного клапана 10 регулятора скорости открытия 9 упомянутой арматуры 4, по меньшей мере, в два раза превышает максимальную пропускную способность жиклера 11.

Тепловыделяющий элемент ядерного реактора (по второму объекту изобретения) содержит ядерное топливо в виде стержня из слоистой композиции, образованной не менее чем из двух радиоактивных веществ, смесей или химических соединений различной тугоплавкости, возрастающей к внешней границе поперечного сечения упомянутого тепловыделяющего элемента (на чертежах не показано).

Внутренняя часть тепловыделяющего элемента выполнена из легкоплавкого радиоактивного материала, например из урана ²³⁵U, урана ²³³U или плутония ²³⁹Pu, в виде сердечника, а внешняя - в виде охватывающей сердечник оболочки из тугоплавкого керамического ядерного топливного материала типа, например, двуокиси урана UO₂, карбида урана UC или силицида урана USi₂ либо аналогичных соединений других радиоактивных тяжелых элементов, пригодных для воспроизведения цепной реакции.

Рассмотрим работу гидромеханического устройства в составе замкнутой оснащенной теплогенератором гидравлической системы, например системы холодного и/или горячего водоснабжения или теплоснабжения основного здания АЭС, по меньшей мере, одного реакторного блока, административного корпуса, вспомогательных зданий и/или цехов.

В качестве рабочего тела 2 может быть использована, например, несжимаемая жидкость, циркулирующая в гидравлической системе 5 и/или перемещаемая по трубопроводу 1 гидравлической системы 5. Регулятор скорости открытия 9 запорной и/или запорно-регулировочной арматуры 4 может быть сообщен с силовой камерой 13 по другому - промежуточному (дополнительному) рабочему телу 45 или нескольким телам, жидким и/или газообразным. В качестве рабочего тела 2 и/или промежуточного (дополнительного) рабочего тела 45 может быть использован гель. При использовании нескольких рабочих тел на участке между регулятором скорости открытия 9 упомянутой арматуры и силовой камерой 13 может быть использовано устройство или устройства известной конструкции, препятствующие смешению рабочих тел между собой.

Работу гидравлической системы для перекачивания жидкости, представленной на фиг.11 и оснащенной гидромеханическим устройством, можно в общем виде описать следующим образом.

Включают насос 3, предпочтительно, с электродвигателем 46, сообщенный, с одной стороны, с источником жидкости, а с другой - с автоматическим гидромеханическим устройством 6, при этом пуск двигателя насоса 3 осуществляют в два этапа: на первом - при закрытой запорной и/или запорно-регулировочной арматуре 4 гидромеханического устройства 6, после чего двигатель работает, предпочтительно, на холостых или близких к ним оборотах, не перекачивая объем рабочей среды гидравлической системы, предпочтительно жидкости, по гидравлической системе, а нагнетая ее в регулятор скорости открытия 9 упомянутой арматуры 4, который присоединен к трубопроводу 1 на участке между насосом 3 и запорно-регулировочной арматурой 4 гидромеханического устройства 6. Жидкость - рабочее тело 2, проходя через жиклер 11 регулятора скорости открытия 9 запорной и/или запорно-регулировочной арматуры 4, попадает в силовую камеру 13. После наполнения силовой камеры 13 рабочее тело 2 - жидкость начинает воздействовать на мембрану 33, постепенно деформируя ее. Мембрана 33, деформируясь, приводит в движение первый элемент (шток) 17 передаточного механизма 16, движущийся поступательно пропорционально деформации мембраны 33, преодолевая при этом усилие возвратного устройства 37 привода, пружины. Поступательное движение с помощью первого элемента 17 гидромеханического привода 12, связанного со вторым элементом 40, преобразуется в движение запорного органа запорной и/или запорно-регулировочной арматуры 4, направленное на ее постепенное открытие в течение некоторого определенного промежутка времени. Перед эксплуатацией трубопровода 1 жиклер 11 регулятора скорости открытия 9 упомянутой арматуры 4 настраивают таким образом, чтобы обеспечить необходимый временной интервал от начала пуска двигателя насоса 3 при закрытой запорной и/или запорно-регулировочной арматуре 4 до полного ее открытия. После остановки двигателя и уменьшения давления в трубопроводе 1 жидкость вытесняют из силовой камеры 13 через открываемый под действием давления возвратного устройства 37 гидромеханического привода 12 обратный клапан 10 регулятора скорости открытия 9 упомянутой арматуры 4 усилием, создаваемым пружиной гидромеханического привода 12, которое превосходит усилие, создаваемое возвратным устройством 25 обратного клапана 10, причем максимальная пропускная способность обратного клапана 10, по меньшей мере, в два раза превышает максимальную пропускную способность жиклера 11.

Claims (25)

1. Атомная электростанция, характеризующаяся тем, что она включает, по меньшей мере, главный корпус с реакторным блоком, содержащим ядерный реактор, парогенератор, машинный зал с не менее чем одной турбиной, сообщенной с реактором по теплоносителю через парогенератор и посредством механической трансмиссии, например, через вал с турбогенератором; главный циркуляционный насос с приводом, предпочтительно с электродвигателем, и объединяющую указанные функциональные агрегаты обвязку из технологических трубопроводов, в том числе для циркуляции перегретого, отсепарированного и отработанного пара и/или пароводяной смеси, а также подогретой воды, снабженные, по меньшей мере, одним напорным насосом, предпочтительно, с электродвигателем и запорной или запорно-регулировочной арматурой с запирающим элементом, образующие гидравлическую систему и/или локальные технологические гидравлические системы, по крайней мере, одна из которых оборудована гидромеханическим устройством для плавной нагрузки гидравлической системы, подключенным к трубопроводу, преимущественно, с напорной стороны на участке между создающим напор в трубопроводе насосом или насосной группой и ближайшей запорной или запорно-регулировочной арматурой, сообщенное с трубопроводом по рабочему телу - перекачиваемой жидкости - и смонтированное с возможностью автоматического пролонгированного включения и выключения запорной или запорно-регулировочной арматуры, при этом гидромеханическое устройство включает последовательно соединенные между собой входной патрубок, имеющий корпус-регулятор скорости открытия запорной или запорно-регулировочной арматуры и передачи нагрузки на гидравлическую систему, снабженный обратным клапаном и жиклером, и гидромеханический привод, включающий силовую камеру с корпусом, содержащим отсек с изменяющимся рабочим объемом, регулируемо-возвратно-наполняемым жидким рабочим телом при возрастании давления в трубопроводе, и передаточный механизм, при этом подключение к трубопроводу гидромеханического устройства выполнено двойным: на входе - входным патрубком оно сообщено с трубопроводом по рабочему телу, а на выходе - кинематически гидромеханическим приводом с запирающим элементом упомянутой арматуры, причем передаточный механизм выполнен подвижным, соединенным с силовой камерой по типу «поршень-шток» или «мембрана-шток», при этом шток в свою очередь подвижно связан с образованием привода с запирающим элементом упомянутой арматуры с возможностью автоматических перемещений запирающего элемента в диапазоне от полного перекрытия до полностью открытого на проток трубопровода и наоборот.

2. Атомная электростанция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве ядерного реактора, по меньшей мере, в одном реакторном блоке установлен реактор на тепловых нейтронах 2000±1000 Мвт, сообщенный по энергоносителю, предпочтительно, с двумя турбоагрегатами мощностью каждый равной половине установленной мощности реактора, либо с одним турбоагрегатом установленной мощностью, соответствующей установленной мощности реактора.

3. Атомная электростанция по п.2, отличающаяся тем, что реактор выполнен с водографитовым или водно-бериллиевым замедлителем блочного, каркасно-блочного типа.

4. Атомная электростанция по п.3, отличающаяся тем, что блоки водно-бериллиевого замедлителя выполнены с гнездами под твэлы и установлены плотно со сплошным трехмерным заполнением большей части или практически всей активной зоны, объемно окружающей твэлы с практически одинаковой средней плотностью в занимаемом блоками объеме или с технологическими и конструктивными пустотами.

5. Атомная электростанция по п.4, отличающаяся тем, что пустоты между твэлами, границами гнезд, в которых они установлены, заполнены тяжелой водой, например дейтерием или смесью дейтерия и трития.

6. Атомная электростанция по п.3, отличающаяся тем, что блочная часть замедлителя, например, из упомянутых водографитовых или водно-бериллиевых блоков выполнена с дифференцированной по объему плотностью, возрастающей к периферийной части активной зоны, например, в виде плотной кладки, по контуру зоны и/или многоконтурной, по меньшей мере, с одним дублирующим внешний промежуточным контуром-оболочкой, преимущественно с практически вертикальной направляющей и с компактной, как и у внешнего контура блоков конфигурацией в плане многогранной или в виде кривой преимущественно постоянного радиуса или составной конфигурации, образованной из состыкованных дуг одинакового радиуса выпуклостью в плане во внешнюю сторону активной зоны, либо сопряженных за счет округлений меньшего радиуса в зоне сопряжении упомянутых дуг, а объем между упомянутыми конструкциями из блочного замедлителя нейтронов и твэлами заполнен жидким замедлителем, предпочтительно тритием или смесью изотопов трития и дейтерия.

7. Атомная электростанция по п.6, отличающаяся тем, что жидкий замедлитель принят двухкомпонентным, в одном из которых преобладает дейтерий, а в другом - тритий, при этом тритиевым компонентом заполнены преимущественно центральная часть активной зоны реактора, по меньшей мере, до первого твердого контура, например, из водографитового или водно-бериллиевого замедлителя, либо преимущественно до внутренней стороны внешнего контура упомянутого блочного замедлителя, включая пустоты между твэлами, а внешнее окружение внешнего контура упомянутого замедлителя заполнено дейтериевым замедлителем нейтронов.

8. Атомная электростанция по п.6, отличающаяся тем, что жидкий замедлитель принят двухкомпонентным, в одном из которых преобладает дейтерий, а в другом - тритий, при этом дейтериевым компонентом заполнены преимущественно центральная часть активной зоны реактора, по меньшей мере, до первого твердого контура, например, из водографитового или водно-бериллиевого замедлителя, либо преимущественно до внутренней стороны внешнего контура упомянутого блочного замедлителя, включая пустоты между твэлами, а внешнее окружение внешнего контура упомянутого замедлителя заполнено тритиевым замедлителем нейтронов.

9. Атомная электростанция по п.1, отличающаяся тем, что твэлы выполнены комбинированными не менее, чем с двухслойной конструкцией собственно тепловыделяющей массы элемента, причем, по крайней мере, периферийная часть имеет трубчатую конфигурацию слоя и выполнена из более тугоплавкого ядерного топлива, чем внутренняя его часть, образующая сердечник элемента, при этом внешняя часть выполнена предпочтительно керамической из керамики типа двуокиси урана UO₂, карбида урана UC, силицида урана USi₂, либо аналогических керамических соединений других ядерных топливно-химических элементов или их композиций с урановыми изотопами.

10. Атомная электростанция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве ядерного реактора принят водо-водяной энергетический реактор типа ВВЭР на тепловых нейтронах с одно- или двухконтурной технологической схемой, образующие гидравлическую систему - технологическую обвязку, трубопроводы каждого из контуров снабжены насосным оборудованием, включающим не менее одного напорного насоса, и запорной или запорно-регулировочной арматурой с запирающим элементом, на участке трубопровода между которыми с напорной стороны упомянутого насоса установлено, по крайней мере, одно упомянутое в п.1 гидромеханическое устройство для плавной нагрузки гидравлической системы, трубопровод смонтирован с возможностью подключения упомянутого устройства до запуска реактора.

11. Атомная электростанция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве ядерного реактора принят реактор типа БН на быстрых нейтронах с жидкометаллическим, например натриевым замедлителем и предпочтительно с трехконтурной технологической схемой.

12. Атомная электростанция по п.10, отличающаяся тем, что гидравлическая система двухконтурной технологической схемы АЭС с реактором типа ВВЭР содержит в первом контуре технологической обвязки закоммутированный с реактором парогенератор и главный циркуляционный насос, на участке трубопровода технологической обвязки между последним и реактором установлено или предусмотрена возможность подключения упомянутого гидромеханического устройства для плавной нагрузки гидравлической системы, объединенного с запирающим элементом одновременно с упомянутым устройством установленной запорной и/или запорно-регулировочной арматуры, а во втором контуре гидравлической системы технологической обвязки закоммутированы с парогенератором, по крайней мере, одна турбина, объединенная с генератором, конденсатор турбины и, по меньшей мере, один напорный насос, возвращающий отработанный конденсат в парогенератор для повторного цикла.

13. Атомная электростанция по п.11, отличающаяся тем, что трехконтурная теплообменная схема реактора на быстрых нейтронах включает закоммутированные, по меньшей мере, в одном первом контуре образующие гидравлическую систему вместе с реактором, по меньшей мере, один жидкометаллический, предпочтительно натриевый теплообменник и циркуляционный насос радиоактивного жидкометаллического теплоносителя, при этом возможность подключения до запуска реактора упомянутого гидромеханического устройства плавной разгрузки гидравлической системы предусмотрена на участке технологического трубопровода между упомянутым циркуляционным насосом и реактором, при этом второй контур трехконтурной технологической схемы работы реактора выполнен замкнутым с образованием автономной гидравлической системы, технологическими трубопроводами которой закоммутированы теплообменник или теплообменники натриевого контура, парогенератор и циркуляционный насос нерадиоактивного жидкометаллического теплоносителя, предпочтительно жидкого натрия, причем подключение или возможность подключения упомянутого устройства плавной нагрузки гидравлической системы вместе с автоматически включаемой им через запирающий элемент запорной и/или запорно-регулировочной арматуры предусмотрены на участке трубопровода образующей данный контур технологической обвязки между упомянутым циркуляционным насосом контура и реактором, а внешний третий контур технологической схемы реактора включает последовательно закоммутированные образующими гидравлическую систему технологическими трубопроводами и связанные со вторым контуром через парогенератор, по меньшей мере, одну объединенную с генератором электроэнергии турбину, конденсатор и питательный насос, возвращающий отработанный конденсат в парогенератор для повторного цикла.

14. Атомная электростанция по п.1, отличающаяся тем, что в корпусе регулятора скорости открытия упомянутой арматуры размещены вышеупомянутые обратный клапан и жиклер, причем жиклер и обратный клапан выполнены конструктивно совмещенными, при этом обратный клапан регулятора скорости открытия упомянутой арматуры содержит имеющий пропускной канал с выходными отверстиями шток с выполненной на одном его конце заслонкой, а на другом - жиклером, включающим регулирующий, предпочтительно винтовой элемент, введенный в пропускной канал штока обратного клапана с возможностью, по крайней мере, частичного перекрытия проходного сечения пропускного канала - пропускного отверстия для его калибровки с помощью иглы жиклера, которой снабжен винтовой элемент, путем изменения ее положения относительно пропускного канала, кроме того, регулятор скорости открытия упомянутой арматуры снабжен возвратным устройством, связанным с обратным клапаном и/или жиклером и выполненным, например, в виде пружины.

15. Атомная электростанция по п.14, отличающаяся тем, что корпус регулятора скорости открытия запорной и/или запорно-регулировочной арматуры содержит, по меньшей мере, три отсека, в первом отсеке расположена заслонка обратного клапана с выполненным в ней входным отверстием пропускного канала, во втором отсеке расположен, по крайней мере, частично шток обратного клапана и, по меньшей мере, одно выходное отверстие пропускного канала, выполненное в штоке, в третьем отсеке расположен винтовой элемент жиклера и возвратное устройство регулятора скорости открытия, при этом второй отсек соединен по рабочему телу с силовой камерой, а в корпусе регулятора скорости открытия в области третьего отсека выполнено отверстие, закрытое винтовой заглушкой для обеспечения регулировки проходного сечения пропускного канала посредством винтового элемента.

16. Атомная электростанция по п.14, отличающаяся тем, что для изменения положения иглы жиклера относительно пропускного отверстия жиклер снабжен устройством калибровки, выполненным с возможностью его регулировки вручную с внешней стороны корпуса регулятора скорости открытия запорной и/или запорно-регулировочной арматуры.

17. Атомная электростанция по п.1, отличающаяся тем, что силовая камера снабжена герметичной упругой мембраной, разделяющей корпус силовой камеры на упомянутый заполняемый рабочим телом отсек с изменяющимся рабочим объемом и незаполняемый им отсек, причем мембрана выполнена с возможностью знакопеременной деформации, направленной в зависимости от давления как в сторону заполняемого отсека, так и в сторону незаполняемого отсека силовой камеры, причем в незаполняемом отсеке силовой камеры выполнено отверстие с закрепленной в нем направляющей втулкой, обеспечивающей поступательное движение передаточного механизма.

18. Атомная электростанция по п.1, отличающаяся тем, что гидромеханическое устройство снабжено возвратным устройством гидромеханического привода, связанным с передаточным механизмом и/или мембраной привода и выполненным, например, в виде пружины.

19. Атомная электростанция по п.1, отличающаяся тем, что силовая камера снабжена поршнем, разделяющим корпус силовой камеры на упомянутый заполняемый рабочим телом отсек с изменяющимся рабочим объемом и незаполняемый им отсек и выполненным с возможностью перемещения в силовой камере в зависимости от изменения давления, причем в незаполняемом отсеке силовой камеры выполнено отверстие с закрепленной в нем направляющей втулкой, обеспечивающей поступательное движение передаточного механизма.

20. Атомная электростанция по п.18, отличающаяся тем, что запорная и/или запорно-регулировочная арматура выполнена с имеющим шпиндель запорным органом, а передаточный механизм состоит, по меньшей мере, из двух элементов, при этом первый элемент передаточного механизма - шток - через предохранительную накладку соединен с мембраной силовой камеры, а второй элемент соединен с запорным органом запорно-регулировочной арматуры предпочтительно через шпиндель с возможностью поворотного перемещения последней, при этом первый и второй элементы передаточного механизма выполнены прямолинейными и соединены между собой подвижно, например шарнирно, причем во втором элементе в месте соединения его с первым выполнено отверстие, внутри которого расположен штифт, соединяющий оба указанных элемента, причем второй элемент передаточного механизма выполнен с возможностью поворота от 0 до 90° от исходного положения, при этом 0° соответствует, например, полностью закрытой арматуре, а значение 90° - полностью открытой.

21. Атомная электростанция по п.1, отличающаяся тем, что запорная и/или запорно-регулировочная арматура представляет собой кран, например шаровой.

22. Атомная электростанция по п.1, отличающаяся тем, что передаточный механизм, взаимодействующий с запорной и/или запорно-регулировочной арматурой, выполнен в виде рычага, или кривошипного механизма, или зубчатой рейки, или зубчатого колеса.

23. Атомная электростанция по п.1, отличающаяся тем, что максимальная пропускная способность обратного клапана регулятора скорости открытия упомянутой арматуры, по меньшей мере, в два раза превышает максимальную пропускную способность жиклера.

24. Тепловыделяющий элемент ядерного реактора, характеризующийся тем, что он содержит ядерное топливо в виде стержня из слоистой композиции, образованной не менее чем из двух радиоактивных веществ, смесей или химических соединений различной тугоплавкости, возрастающей к внешней границе поперечного сечения упомянутого тепловыделяющего элемента, причем внутренняя часть тепловыделяющего элемента выполнена из легкоплавного радиоактивного материала, в виде сердечника, а внешняя - в виде охватывающей сердечник оболочки из тугоплавкого керамического ядерного топливного материала из радиоактивных тяжелых элементов, пригодных для воспроизведения цепной реакции.

25. Тепловыделяющий элемент ядерного реактора по п.24, отличающийся тем, что внутренняя часть тепловыделяющего элемента в виде сердечника выполнена из урана ²³⁵U, урана ²³³U или плутония ²³⁹Pu, а внешняя - в виде охватывающей сердечник оболочки из тугоплавкого керамического ядерного топливного материала выполнена из, например, двуокиси урана UO₂, карбида урана UC или силицида урана USi₂, либо аналогичных соединений других радиоактивных тяжелых элементов, пригодных для воспроизведения цепной реакции.

Images