RU2424587C1 - Liquid salt nuclear reactor (versions) - Google Patents
Liquid salt nuclear reactor (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2424587C1 RU2424587C1 RU2010105638/07A RU2010105638A RU2424587C1 RU 2424587 C1 RU2424587 C1 RU 2424587C1 RU 2010105638/07 A RU2010105638/07 A RU 2010105638/07A RU 2010105638 A RU2010105638 A RU 2010105638A RU 2424587 C1 RU2424587 C1 RU 2424587C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid
- salt
- reactor
- chamber
- coolant
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано при создании жидкосолевого ядерного реактора.The invention relates to nuclear energy and can be used to create a liquid salt nuclear reactor.
Известен быстрый охлаждаемый натрием реактор БН-600 (Усынин Г.Б., Кусмарцев Е.В. «Реакторы на быстрых нейтронах». Издательство «Энергоатомиздат», Москва, 1985). Активная зона реактора БН-600 набрана из шестигранных кассет, состоящих из стержневых тепловыделяющих элементов (твэл).Known fast sodium-cooled reactor BN-600 (Usynin GB, Kusmartsev EV "Fast neutron reactors". Publishing house "Energoatomizdat", Moscow, 1985). The active zone of the BN-600 reactor is composed of hexagonal cassettes consisting of rod fuel elements (fuel elements).
К основным недостаткам известного устройства относятся:The main disadvantages of the known device include:
- сложность конструкции стержневых твэлов;- the complexity of the design of the rod fuel rods;
- невозможность удаления из стержневых твэлов газообразных продуктов деления. По этой причине в каждом твэле к концу кампании избыточное давление газообразных продуктов деления по расчетам повышается до 4 МПа;- the inability to remove from the fuel rods gaseous fission products. For this reason, by the end of the campaign, in each fuel rod, the excess pressure of gaseous fission products is calculated to increase to 4 MPa;
- чрезмерная ненужная сложность конструкции реактора БН-600. Рядом с активной зоной реактора погружены в расплавленный активированный натрий и по этой причине являющиеся неремонтопригодными три циркуляционных насоса и шесть теплообменников «натрий - натрий». К работе активной зоны это оборудование не имеет никакого отношения;- excessive unnecessary complexity of the design of the reactor BN-600. Near the reactor core, three circulating pumps and six “sodium-sodium” heat exchangers that are not repairable are immersed in molten activated sodium. This equipment has nothing to do with the core operation;
- низкая надежность тепловой схемы. На АЭС с реактором БН-600 существует постоянная угроза опасного контакта расплавленного натрия второго контура с водой.- low reliability of the thermal circuit. At nuclear power plants with a BN-600 reactor, there is a constant threat of dangerous contact of molten sodium of the second circuit with water.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному жидкосолевому ядерному реактору (варианты) является жидкосолевой реактор - размножитель на тепловых нейтронах (MSBR-1000) (Блинкин В.Л., Новиков В.М. «Жидкосолевые ядерные реакторы», М.: Атомиздат, 1978).The closest in technical essence to the claimed liquid salt nuclear reactor (options) is a liquid salt thermal neutron multiplier reactor (MSBR-1000) (Blinkin V.L., Novikov V.M. "Liquid salt nuclear reactors", M .: Atomizdat, 1978 )
Известное устройство является реактором с трехконтурной системой отвода тепла. Топливная жидкосолевая композиция циркулирует через корпус реактора в первом контуре. Генерируемое тепло передается от жидкосолевой топливной композиции в теплообменнике к жидкосолевому охлаждающему теплоносителю второго контура. Жидкосолевой охлаждающий теплоноситель отдает тепло в парогенераторе. Тепловая энергия полученного перегретого пара преобразуется в паротурбогенераторе в электрическую энергию.The known device is a reactor with a three-circuit heat removal system. The fuel liquid salt composition circulates through the reactor vessel in the primary circuit. The generated heat is transferred from the liquid salt fuel composition in the heat exchanger to the secondary salt liquid cooling coolant. The liquid salt coolant transfers heat to the steam generator. The thermal energy of the resulting superheated steam is converted into electric energy in a steam turbine generator.
Реактор оснащен оборудованием системы регулирования мощности реактора, системы отвода и очистки газов.The reactor is equipped with equipment for a reactor power control system, a gas removal and purification system.
К основным недостаткам MSBR относятся следующие:The main disadvantages of MSBR include the following:
- большое количество топлива находится вне корпуса реактора, в трубопроводах и другом оборудовании контура циркуляции жидкосолевой топливной композиции;- a large amount of fuel is located outside the reactor vessel, in pipelines and other equipment of the circulation circuit of the liquid salt fuel composition;
- сложность конструкции системы отвода тепла от реактора;- the complexity of the design of the heat removal system from the reactor;
- жидкосолевая топливная композиция подается в корпус реактора снизу. При возникновении дефекта в сварном шве, соединяющем входной патрубок с корпусом реактора, жидкосолевая топливная композиция может вытечь из корпуса реактора;- liquid salt fuel composition is supplied to the reactor vessel from below. If a defect occurs in the weld connecting the inlet to the reactor vessel, the liquid-salt fuel composition may leak out of the reactor vessel;
- при циркуляции топлива через реактор часть запаздывающих нейтронов покидает активную зону с потоком топлива, поэтому реактивность реактора с циркулирующим топливом меньше реактивности реактора с топливом, не выходящим из корпуса.- when the fuel is circulated through the reactor, a part of the delayed neutrons leaves the active zone with the fuel flow, therefore, the reactivity of the reactor with circulating fuel is less than the reactivity of the reactor with fuel not leaving the casing.
Технический результат изобретения состоит в разработке безопасного жидкосолевого реактора, оснащенного оборудованием системы отвода и очистки газов, работающего на тепловых нейтронах, с надежным корпусом, простой и надежной системой отвода тепла, который можно будет эксплуатировать в составе транспортной энергетической установки.The technical result of the invention consists in the development of a safe liquid salt reactor equipped with thermal neutron exhaust and gas purification system equipment, with a reliable housing, a simple and reliable heat removal system that can be operated as part of a transport power plant.
Для достижения технического результата в жидкосолевом ядерном реакторе, оснащенном оборудованием для отвода тепла, производства электроэнергии, системы регулирования мощности реактора и системы отвода и очистки газов, корпус которого оснащен, по меньшей мере, одним входным и одним выходным патрубками охлаждающего теплоносителя и содержит камеру активной зоны и находящиеся в ней стержни замедлителя, предлагается:To achieve a technical result in a liquid salt nuclear reactor equipped with equipment for heat removal, power generation, a reactor power control system and a gas removal and purification system, the casing of which is equipped with at least one inlet and one outlet nozzles of a cooling coolant and contains a core of the active zone and the retarder rods located in it, it is proposed:
- над камерой активной зоны установить нижнюю и верхнюю трубные решетки с совпадающими отверстиями под трубопроводы охлаждающего теплоносителя, уплотненные в отверстиях трубных решеток и опущенные в камеру активной зоны парами «труба в трубе», внутренний трубопровод установлен с просветом для прохода охлаждающего теплоносителя во внешнем, заглушенном внизу трубопроводе;- install the lower and upper tube sheets above the active zone chamber with matching holes for cooling coolant pipelines, sealed in the holes of the tube sheets and lowered into the core chamber by “pipe in pipe” pairs, the inner pipe is installed with a clearance for the passage of coolant in an external, muffled down the pipeline;
- реактор снабдить опущенным до низа камеры активной зоны трубопроводом, соединенным с патрубком на корпусе реактора, предназначенным для соединения с оборудованием заполнения камеры активной зоны жидкосолевой топливной композицией и опорожнения;- the reactor is equipped with a pipe, lowered to the bottom of the core of the core, connected to a pipe on the reactor vessel, designed to be connected to the filling equipment of the core of the core with a liquid salt fuel composition and emptying;
- реактор снабдить трубопроводом, соединяющим находящийся внизу камеры активной зоны диспергатор с патрубком на корпусе реактора, предназначенным для соединения с оборудованием подачи гелия из системы отвода и очистки газов, и, по меньшей мере, одним ядерно-безопасным компенсатором тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции, соединенным с верхом камеры активной зоны и оснащенным патрубком для соединения с системой отвода и очистки газов и уровнемером.- to provide the reactor with a pipeline connecting the dispersant located at the bottom of the active chamber with a nozzle on the reactor vessel designed to be connected to helium supply equipment from the gas removal and purification system, and at least one nuclear-safe compensator for thermal expansions of the liquid-salt fuel composition, connected with the top of the core of the core and equipped with a pipe for connecting to a gas removal and purification system and a level gauge.
В частных случаях исполнения жидкосолевого ядерного реактора предлагается:In special cases, the execution of a liquid salt nuclear reactor is proposed:
- на парах трубопроводов охлаждающего теплоносителя установить коаксиально и с просветом стержни замедлителя, имеющие вверху и внизу отверстия для естественной циркуляции охлаждаемой жидкосолевой топливосодержащей композиции;- on the pairs of pipelines of the cooling coolant to establish coaxially and with a clearance the retarder rods having above and below the holes for the natural circulation of the cooled liquid salt fuel-containing composition;
- в камере активной зоны выделить внешнюю кольцевую область, в которой пары трубопроводов охлаждающего теплоносителя установить с большим шагом;- in the chamber of the active zone, select the outer annular region in which pairs of pipelines of the cooling coolant to install with a large step;
- реактор оснастить перегородкой, образующей центральную камеру активной зоны и периферийную камеру зоны воспроизводства ядерного топлива, снабдить опущенным до низа камеры зоны воспроизводства трубопроводом, соединенным с патрубком на корпусе реактора, предназначенным для соединения с оборудованием заполнения камеры зоны воспроизводства жидкосолевой сырьевой композицией и опорожнения, трубопроводом, соединяющим находящийся внизу камеры зоны воспроизводства диспергатор с патрубком на корпусе реактора, предназначенным для соединения с оборудованием подачи гелия из системы отвода и очистки газов, и, по меньшей мере, одним ядерно-безопасным компенсатором тепловых расширений жидкосолевой сырьевой композиции, соединенным с верхом камеры зоны воспроизводства и оснащенным патрубком для соединения с системой отвода и очистки газов и уровнемером;- equip the reactor with a partition that forms the central chamber of the active zone and the peripheral chamber of the nuclear fuel reproduction zone, provide a pipe connected to the nozzle on the reactor vessel, lowered to the bottom of the chamber of the reproduction zone, for connecting to the filling equipment of the chamber of the reproduction zone with a liquid-salt raw material composition and emptying, a pipeline connecting the dispersant located at the bottom of the chamber of the reproduction zone with the nozzle on the reactor vessel, designed to connect Nia equipment supply of helium gas collection and treatment system, and at least one compensator safe nuclear thermal expansions Molten salt feedstock composition, coupled with horse blanket and fitted with a nozzle chamber for connecting to the gas discharge system and purification by level;
- реактор оснастить оборудованием для охлаждения реактора жидкосолевым охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят теплообменник «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель» и циркуляционный насос жидкосолевого охлаждающего теплоносителя, и оборудованием контура циркуляции газообразного теплоносителя, в состав которого входят теплообменник «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель», газотурбогенератор и компрессор;- to equip the reactor with equipment for cooling the reactor with a liquid-salt cooling medium, which includes a heat-exchange liquid-salt cooling medium - gaseous medium, and a circulation pump for the liquid-medium cooling medium, and equipment for the circulation circuit of the gaseous medium, which includes the liquid-medium cooling medium - ”, Gas turbine generator and compressor;
- реактор оснастить оборудованием для охлаждения реактора жидкосолевым охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят теплообменник «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - пароводяной теплоноситель» и циркуляционный насос жидкосолевого охлаждающего теплоносителя, и оборудованием контура циркуляции пароводяного теплоносителя, в состав которого входят теплообменник «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - пароводяной теплоноситель», паротурбогенератор и питательный насос;- to equip the reactor with equipment for cooling the reactor with a liquid-salt cooling medium, which includes the heat-exchanger "liquid salt cooling medium - steam-water medium" and a circulation pump for the liquid-salt medium, and equipment for the circulation circuit of the steam-water medium, which includes the heat-exchange medium, heat-medium ”, Steam turbine generator and feed pump;
- реактор оснастить оборудованием для охлаждения реактора газообразным охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят газотурбогенератор и компрессор;- to equip the reactor with equipment for cooling the reactor with a gaseous cooling medium, which includes a gas turbine generator and a compressor;
- реактор оснастить оборудованием для охлаждения реактора пароводяным охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят паротурбогенератор и питательный насос.- to equip the reactor with equipment for cooling the reactor with a steam-water cooling medium, which includes a steam turbine generator and a feed pump.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1-9 представлена возможная конструкция жидкосолевого ядерного реактора на тепловых нейтронах, без отделенной перегородкой зоны воспроизводства, а также возможная конструкция жидкосолевого ядерного реактора на тепловых нейтронах с отделенной перегородкой зоной воспроизводства. Эксплуатация этих реакторов значительно упрощена благодаря отсутствию в них оборудования системы переработки топлива, поэтому их можно будет эксплуатировать в составе транспортной энергетической установки.The invention is illustrated by drawings, where figure 1-9 shows a possible design of a liquid salt nuclear reactor with thermal neutrons, without a separated partition of the reproduction zone, and also a possible design of a liquid salt nuclear reactor with thermal neutrons with a separated partition of the reproduction zone. The operation of these reactors is greatly simplified due to the lack of fuel processing system equipment in them, so they can be operated as part of a transport power plant.
На фиг.1, 3, 6-9 приняты следующие обозначения:In figure 1, 3, 6-9 adopted the following notation:
1 - боковой отражатель нейтронов, 2 - верхний торцевой отражатель нейтронов, 3 - верхняя трубная решетка, 4 - внешний трубопровод охлаждающего теплоносителя, 5 - внутренний трубопровод охлаждающего теплоносителя, 6 - входной патрубок охлаждающего теплоносителя, 7 - выходной патрубок охлаждающего теплоносителя, 8 - газотурбогенератор, 9 - диспергатор, находящийся внизу камеры активной зоны, 11(1) - замерзающий клапан, 12(1) - запорный вентиль, 13 - камера активной зоны, 15 - компрессор, 16 - корпус реактора, 17 - нижний торцевой отражатель нейтронов, 18 - нижняя трубная решетка, 19 - паротурбогенератор, 20 - патрубок диспергатора, находящегося внизу камеры активной зоны, 22 - патрубок заполнения - опорожнения камеры активной зоны, 24 - патрубок компенсатора тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции, 27 - питательный насос, 29 - система отвода и очистки газов, 30 - стержень замедлителя, 31 - стержень регулирования мощности реактора, 32 - теплообменник «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель», 33 - теплообменник «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - пароводяной теплоноситель», 34 - трубопровод диспергатора, находящегося внизу камеры активной зоны, 37 - трубопровод заполнения - опорожнения камеры активной зоны, 39(1) - уровнемер, 40 - циркуляционный насос жидкосолевого охлаждающего теплоносителя, 41 - ядерно-безопасный компенсатор тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции.1 - lateral neutron reflector, 2 - upper end neutron reflector, 3 - upper tube sheet, 4 - external coolant pipe, 5 - internal coolant pipe, 6 - inlet pipe for coolant, 7 - outlet pipe for coolant, 8 - gas turbine generator 9 - dispersant located at the bottom of the core of the core, 11 (1) - freezing valve, 12 (1) - shut-off valve, 13 - core of the core, 15 - compressor, 16 - reactor vessel, 17 - lower end neutron reflector, 18 - lower tr gas grid, 19 - steam turbine generator, 20 - disperser pipe located at the bottom of the core, 22 - filling pipe - emptying the core, 24 - expansion joint pipe for thermal expansion of the liquid salt fuel composition, 27 - feed pump, 29 - gas removal and purification system , 30 - retarder rod, 31 - reactor power control rod, 32 - liquid-salt cooling coolant-gaseous heat exchanger heat exchanger, 33 - liquid-salt cooling coolant-steam-water heat exchanger heat exchanger Itel ”, 34 — pipeline of the dispersant located at the bottom of the core of the core, 37 — pipe of filling — emptying of the core, 39 (1) - level gauge, 40 — circulation pump for the liquid salt coolant, 41 — nuclear-safe compensator for thermal expansions of the liquid salt fuel composition .
В состав жидкосолевого ядерного реактора на тепловых нейтронах, без отделенной перегородкой зоны воспроизводства, входят:The composition of a liquid-salt thermal neutron nuclear reactor, without a reproduction zone separated by a partition, includes:
Оборудование для отвода тепла, производства электроэнергии, системы регулирования мощности реактора и системы 29 отвода и очистки газов. Корпус 16 реактора, оснащенный, по меньшей мере, одним входным 6 и одним выходным 7 патрубками охлаждающего теплоносителя и содержащий камеру 13 активной зоны и находящиеся в ней стержни 30 замедлителя. Установленные над камерой 13 активной зоны нижняя 18 и верхняя 3 трубные решетки с совпадающими отверстиями под трубопроводы охлаждающего теплоносителя, уплотненные в отверстиях трубных решеток и опущенные в камеру 13 активной зоны парами «труба в трубе», внутренний 5 трубопровод установлен с просветом для прохода охлаждающего теплоносителя во внешнем 4, заглушенном внизу трубопроводе. Опущенный до низа камеры 13 активной зоны трубопровод 37, соединенный с патрубком 22 на корпусе 16 реактора, предназначенным для соединения с оборудованием заполнения камеры активной зоны жидкосолевой топливной композицией и опорожнения. Трубопровод 34, соединяющий находящийся внизу камеры 13 активной зоны диспергатор 9 с патрубком 20 на корпусе 16 реактора, предназначенным для соединения с оборудованием подачи гелия из системы 29 отвода и очистки газов. По меньшей мере, один ядерно-безопасный компенсатор 41 тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции, соединенный с верхом камеры 13 активной зоны и снабженный патрубком 24 для соединения с системой 29 отвода и очистки газов и уровнемером 39(1).Equipment for heat removal, power generation, reactor power control system and gas removal and
Кроме того, в состав жидкосолевого ядерного реактора входят не показанные на чертежах все электронагреватели и теплоизоляция корпуса 16 и другого оборудования.In addition, the composition of the liquid-salt nuclear reactor includes not shown in the drawings all electric heaters and thermal insulation of the
В частных случаях исполнения жидкосолевого ядерного реактора в его состав могут входить:In special cases, the execution of a liquid-salt nuclear reactor may include:
Установленные коаксиально и с просветом на парах трубопроводов охлаждающего теплоносителя стержни 30 замедлителя, имеющие вверху и внизу отверстия для естественной циркуляции охлаждаемой жидкосолевой топливосодержащей композиции. Камера 13 активной зоны с выделенной внешней кольцевой областью, в которой пары трубопроводов охлаждающего теплоносителя установлены с большим шагом. Оборудование для охлаждения реактора жидкосолевым охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят теплообменник 32 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель» и циркуляционный насос 40 жидкосолевого охлаждающего теплоносителя, и оборудование контура циркуляции газообразного теплоносителя, в состав которого входят теплообменник 32 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель», газотурбогенератор 8 и компрессор 15. Оборудование для охлаждения реактора жидкосолевым охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят теплообменник 33 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - пароводяной теплоноситель» и циркуляционный насос 40 жидкосолевого охлаждающего теплоносителя, и оборудование контура циркуляции пароводяного теплоносителя, в состав которого входят теплообменник 33 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - пароводяной теплоноситель», паротурбогенератор 19 и питательный насос 27. Оборудование для охлаждения реактора газообразным охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят газотурбогенератор 8 и компрессор 15. Оборудование для охлаждения реактора пароводяным охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят паротурбогенератор 19 и питательный насос 27.Installed coaxially and with a clearance on the pairs of pipelines of the cooling coolant, retarder
Кроме того, в состав жидкосолевого реактора могут входить: Нижний 17 и верхний 2 торцевые и боковой 1 отражатели нейтронов. Стержни 31 регулирования мощности реактора. Замерзающий клапан 11(1). Запорный вентиль 12(1).In addition, the composition of the liquid salt reactor may include: Lower 17 and upper 2 end and
Оборудование для отвода тепла и производства электроэнергии предназначено для использования вырабатываемой в реакторе тепловой энергии. Оборудование системы регулирования мощности реактора предназначено для управления его реактивностью. Оборудование системы 29 отвода и очистки газов предназначено для сбора газообразных продуктов деления посредством барботирования гелием жидкосолевой топливной композиции, очистки их от примесей и утилизации. Для барботирования может быть использован какой-либо другой инертный газ. Корпус 16 реактора, оснащенный, по меньшей мере, одним входным 6 и одним выходным 7 патрубками охлаждающего теплоносителя, предназначен для размещения камеры 13 активной зоны с находящимися в ней внутренними 5 и внешними 4 трубопроводами охлаждающего теплоносителя и стержнями 30 замедлителя. Направление входа охлаждающего теплоносителя в корпус 16 реактора и выхода из корпуса 16 реактора можно изменить, поменяв местами входной 6 и выходной 7 патрубки. Установленные над камерой 13 активной зоны нижняя 18 и верхняя 3 трубные решетки с совпадающими отверстиями под трубопроводы охлаждающего теплоносителя, уплотненные по трубным решеткам и опущенные в камеру 13 активной зоны парами «труба в трубе», внутренний 5 трубопровод установлен с просветом для прохода охлаждающего теплоносителя во внешнем 4, заглушенном внизу трубопроводе, предназначены для необходимого распределения охлаждающего теплоносителя по поперечному сечению активной зоны. Патрубок 22 на корпусе 16 реактора и соединенный с ним опущенный до низа камеры 13 активной зоны трубопровод 37 предназначены для соединения с оборудованием заполнения камеры 13 активной зоны жидкосолевой топливной композицией и опорожнения. Трубопровод 34, соединяющий находящийся внизу камеры 13 активной зоны диспергатор 9 с патрубком 20 на корпусе 16 реактора, предназначенным для соединения с оборудованием подачи гелия из системы 29 отвода и очистки газов, и, по меньшей мере, один ядерно-безопасный компенсатор 41 тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции, соединенный с верхом камеры 13 активной зоны и снабженный патрубком 24 для соединения с системой 29 отвода и очистки газов и уровнемером 39(1), предназначены для удаления из активной зоны газообразных продуктов деления ядерного топлива. Кроме того, по меньшей мере, один ядерно-безопасный компенсатор 41 тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции, соединенный с верхом камеры 13 активной зоны, предназначен для исключения возможности образования газовых полостей наверху камеры 13 активной зоны и сохранения тем самым геометрии активной зоны неизменной при наклонах реактора.The equipment for heat removal and power generation is designed to use the heat generated in the reactor. The equipment of the reactor power control system is designed to control its reactivity. The equipment of the gas removal and
Не показанные на чертежах электронагреватели и теплоизоляция предназначены для нагревания корпуса 16 и другого оборудования до температур, превышающих температуры плавления жидкосолевых композиций, и уменьшения потерь тепла.Not shown in the drawings, electric heaters and thermal insulation are designed to heat the
Стержни 30 замедлителя, установленные коаксиально и с просветом на парах трубопроводов охлаждающего теплоносителя и имеющие вверху и внизу отверстия, предназначены для замедления нейтронов до тепловой энергии и обеспечения естественной циркуляции охлаждаемой жидкосолевой топливосодержащей композиции в реакторе.The
Внешняя кольцевая область в камере 13 активной зоны, в которой пары трубопроводов охлаждающего теплоносителя установлены с большим шагом, предназначена для формирования зоны воспроизводства вторичного топлива за счет уменьшения в ней объемной доли замедлителя и увеличения объемной доли жидкосолевой топливной композиции. В выделенной таким образом области активной зоны будет интенсивнее протекать реакция воспроизводства вторичного ядерного топлива.The outer annular region in the
Оборудование для охлаждения реактора жидкосолевым охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят теплообменник 32 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель» и циркуляционный насос 40 жидкосолевого охлаждающего теплоносителя, и оборудование контура циркуляции газообразного теплоносителя, в состав которого входят теплообменник 32 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель», газотурбогенератор 8 и компрессор 15, предназначены для отвода тепла от реактора и производства электроэнергии.Equipment for cooling the reactor with a liquid-salt cooling medium, which includes a heat-
Оборудование для охлаждения реактора жидкосолевым охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят теплообменник 33 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - пароводяной теплоноситель» и циркуляционный насос 40 солевого теплоносителя, и оборудование контура циркуляции пароводяного теплоносителя, в состав которого входят теплообменник 33 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - пароводяной теплоноситель», паротурбогенератор 19 и питательный насос 27, также предназначены для отвода тепла от реактора и производства электроэнергии.Equipment for cooling the reactor with a liquid-salt cooling medium, which includes a heat-
Оборудование для охлаждения реактора газообразным охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят газотурбогенератор 8 и компрессор 15, предназначено для осуществления третьего варианта отвода тепла от реактора и производства электроэнергии.Equipment for cooling the reactor with a gaseous cooling medium, which includes a
Оборудование для охлаждения реактора пароводяным охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят паротурбогенератор 19 и питательный насос 27, предназначено для осуществления четвертого варианта отвода тепла от реактора и производства электроэнергии.Equipment for cooling the reactor with a steam-water cooling coolant, which includes a
Нижний 17 и верхний 2 торцевые и боковой 1 отражатели нейтронов предназначены для уменьшения утечки нейтронов из активной зоны. Стержни 31 регулирования мощности предназначены для управления реактивностью реактора.The lower 17 and upper 2 end and
Замерзающий клапан 11(1) предназначен для герметизации камеры 13 активной зоны. Запорный вентиль 12(1) предназначен для соединения с оборудованием заправочной станции или судна-заправщика при перегрузках реактора через, например, съемный трубопровод заполнения-опорожнения.The freezing valve 11 (1) is designed to seal the
Патрубки, связывающие корпус 16 реактора с обеспечивающими работу системами, должны быть установлены на корпусе 16 выше уровня жидкосолевой топливной композиции в, по меньшей мере, одном компенсаторе 41 тепловых расширений топливной композиции с той целью, чтобы в случае дефекта в каком-либо из патрубков топливо не могло вытечь из камеры 13 активной зоны.The nozzles connecting the
Жидкосолевой ядерный реактор в составе транспортной установки работает следующим образом.A liquid salt nuclear reactor as part of a transport installation operates as follows.
Соединяют запорный вентиль 12(1) съемным трубопроводом заполнения - опорожнения с заполненным топливной композицией ядерно-безопасным резервуаром заправочной станции. Подают электропитание к оборудованию транспортной установки от источника резервного питания или от заправочной станции. Подают напряжение к электронагревателям корпуса 16, патрубка 22, замерзающего клапана 11(1), запорного вентиля 12(1), съемного трубопровода заполнения - опорожнения, циркуляционного насоса 40 жидкосолевого охлаждающего теплоносителя, теплообменника 32 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель», трубопроводов и другого оборудования, обеспечивающего циркуляцию жидкосолевого охлаждающего теплоносителя. Прогревают оборудование до необходимой температуры, превышающей температуру находящейся в нем жидкосолевой среды. Заполняют контур циркуляции жидкосолевого охлаждающего теплоносителя. Включают в работу циркуляционный насос 40 и прокачивают жидкосолевой охлаждающий теплоноситель через реактор. Из ядерно-безопасного резервуара заправочной станции через запорный вентиль 12(1), замерзающий клапан 11(1) и патрубок 22 заполняют камеру 13 активной зоны жидкосолевой топливной композицией по показаниям уровнемера 39(1) в ядерно-безопасном компенсаторе 41 тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции. Закрывают запорный вентиль 12(1) и подают охлаждение на замерзающий клапан 11(1). Снимают съемный трубопровод заполнения-опорожнения. Посредством стержней регулирования 31 выводят реактор на необходимый уровень мощности. Нижний 17 и верхний 2 торцевые и боковой 1 отражатели нейтронов будут уменьшать утечку нейтронов за пределы активной зоны 13, а стержни 30 замедлителя обеспечат в ней тепловой спектр нейтронов. Реактор будет работать на тепловых нейтронах. В камере 13 активной зоны, в пространстве между стержнями 30 замедлителя и в просветах между стержнями 30 замедлителя и наружными поверхностями внешних 4 трубопроводов охлаждения установится процесс естественной циркуляции жидкосолевой топливной композиции.The shut-off valve 12 (1) is connected with a removable filling-emptying pipe to the nuclear-safe tank of the gas station filled with the fuel composition. They supply power to the equipment of the transport installation from a backup power source or from a gas station. They apply voltage to the electric heaters of the
Включают в работу компрессор 15 и прокачивают газообразный теплоноситель в контуре его циркуляции. Нагретый в активной зоне 13 жидкосолевой охлаждающий теплоноситель будет передавать тепло в теплообменнике 32 газообразному теплоносителю. Газообразный теплоноситель будет затрачивать полученную энергию в газотурбогенераторе 8 на производство электроэнергии.Turn on the
При расположении теплообменника 32 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель» выше реактора в контуре циркуляции жидкосолевого охлаждающего теплоносителя установится процесс его естественной циркуляции. Естественная циркуляция жидкосолевого охлаждающего теплоносителя значительно уменьшит нагрузку на циркуляционный насос 40 и повысит безопасность реактора.When the
Для удаления из камеры 13 активной зоны газообразных продуктов деления через патрубок 20 и диспергатор 9 подают гелий из системы 29 отвода и очистки газов. Газообразные продукты деления, вышедшие вместе с гелием в компенсационную камеру ядерно-безопасного компенсатора 41 тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции, откачивают в оборудование системы 29, где их очищают от примесей и утилизируют.To remove gaseous fission products from the
С целью замены топливной композиции останавливают реактор, соединяют запорный вентиль 12(1) съемным трубопроводом с ядерно-безопасным резервуаром заправочной станции, прекращают охлаждать замерзающий клапан 11(1), прогревают его до температуры, превышающей температуру плавления топливной композиции, открывают запорный вентиль 12(1) и сливают отработанную топливную композицию из камеры 13 активной зоны в ядерно-безопасный резервуар заправочной станции. Закрывают запорный вентиль 12(1), соединяют съемный трубопровод с ядерно-безопасным резервуаром со свежей топливной композицией. Открывают запорный вентиль 12(1) и заполняют камеру 13 активной зоны свежей топливной композицией из ядерно-безопасного резервуара заправочной станции. Закрывают запорный вентиль 12(1) и замораживают клапан 11(1). Запускают реактор в работу и выводят его на необходимый уровень мощности.In order to replace the fuel composition, stop the reactor, connect the shut-off valve 12 (1) with a removable pipe to the nuclear-safe tank of the gas station, stop cooling the freezing valve 11 (1), warm it to a temperature higher than the melting temperature of the fuel composition, open the shut-off valve 12 ( 1) and the spent fuel composition is poured from the
Возможен другой вариант отвода тепла от реактора. Включают в работу питательный насос 27 и прокачивают пароводяной теплоноситель в контуре его циркуляции. Нагретый в активной зоне 13 и зоне воспроизводства 14 жидкосолевой охлаждающий теплоноситель передает тепло в теплообменнике 33 пароводяному теплоносителю. Пароводяной теплоноситель затрачивает полученную энергию в паротурбогенераторе 19 на производство электроэнергии.Another option is the heat removal from the reactor. The
При расположении теплообменника 33 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - пароводяной теплоноситель» выше реактора в контуре циркуляции жидкосолевого охлаждающего теплоносителя установится процесс его естественной циркуляции. Естественная циркуляция жидкосолевого охлаждающего теплоносителя значительно уменьшит нагрузку на циркуляционный насос 40 и повысит безопасность реактора.When the
Возможен третий вариант отвода тепла от реактора. Включают в работу компрессор 15 и прокачивают газообразный охлаждающий теплоноситель через реактор. Выводят реактор на необходимый уровень мощности. Нагретый в активной зоне и зоне воспроизводства газообразный охлаждающий теплоноситель будет затрачивать полученную энергию в газотурбогенераторе 8 на производство электроэнергии.A third option is the heat removal from the reactor. The
Возможен четвертый вариант отвода тепла от реактора. Включают в работу питательный насос 27 и прокачивают пароводяной теплоноситель через реактор. Выводят реактор на необходимый уровень мощности. Полученный в активной зоне и зоне воспроизводства перегретый пар будет затрачивать полученную энергию в паротурбогенераторе 19 на производство электроэнергии.A fourth variant of heat removal from the reactor is possible. The
При расположении паротурбогенератора 19 выше реактора в контуре циркуляции пароводяного теплоносителя установится процесс естественной циркуляции пароводяного теплоносителя. Естественная циркуляция пароводяного теплоносителя значительно уменьшит нагрузку на питательный насос 27 и повысит безопасность реактора.When the
Разработанный реактор является реактором с жидкими тепловыделяющими элементами, в которых не возникают напряженные состояния при изменениях температуры. Поэтому он может работать в режиме переменных нагрузок и при этом в его конструкции не возникают напряжения связанные с термоциклическими нагрузками. Температурный коэффициент реактивности этого реактора всегда отрицательный. Реактор обладает повышенными управляемостью и надежностью, так как топливная жидкосолевая композиция не выходит за пределы корпуса реактора при отводе от него тепла и все запаздывающие нейтроны остаются в активной зоне.The developed reactor is a reactor with liquid fuel elements in which stress states do not arise with temperature changes. Therefore, it can operate in the mode of variable loads, and at the same time, no stresses associated with thermocyclic loads occur in its design. The temperature coefficient of reactivity of this reactor is always negative. The reactor has increased controllability and reliability, since the fuel liquid-salt composition does not go beyond the reactor vessel when heat is removed from it and all delayed neutrons remain in the active zone.
При колебаниях волн или взлете и посадке возможны наклоны реактора, работающего в составе транспортной установки. При наклонах реактора, по меньшей мере, один ядерно-безопасный компенсатор 41 обеспечит неизменность геометрии активной зоны.During wave oscillations or take-off and landing, inclinations of a reactor operating as part of a transport installation are possible. When tilting the reactor, at least one nuclear-
Пример конкретного исполнения жидкосолевого ядерного реактора.An example of a specific embodiment of a liquid salt nuclear reactor.
Для примера конкретного исполнения взят жидкосолевой ядерный реактор - конвертор на тепловых нейтронах с уран-ториевым топливным циклом, т.е. делящимся материалом является, например, уран-235, сырьевым материалом торий-232, а воспроизводимым топливом уран-233. Коэффициент воспроизводства реактора будет меньше единицы, но близким к ней. В качестве топливной композиции может быть выбрана смесь фтористых солей, например 71,7727LiF-16,0BeF2-12,0ThF4-0,228UF4. В качестве жидкосолевого охлаждающего теплоносителя может быть выбрана эвтектическая смесь 92,ONaBF4-8,ONaF, которая имеет более низкую температуру плавления. В качестве основного конструкционного материала может быть выбран сплав хастеллой - Н. Молярный состав сплава хастеллой - Н, %: Ni 66,0; Mo 17,0; Cr 7,0; Fe 5,0.For an example of a specific implementation, a liquid-salt nuclear reactor is taken - a thermal neutron converter with a uranium-thorium fuel cycle, i.e. fissile material is, for example, uranium-235, the raw material of thorium-232, and reproducible fuel is uranium-233. The reproduction coefficient of the reactor will be less than unity, but close to it. As the fuel composition, a mixture of fluoride salts, for example 71.772 7 LiF-16.0 BeF 2 -12.0ThF 4 -0.228UF 4, can be selected. As a liquid-salt coolant, a eutectic mixture 92, ONaBF4-8, ONaF, which has a lower melting point, can be selected. As the main structural material can be selected alloy hastelloy - N. The molar composition of the alloy hastelloy - N,%: Ni 66,0; Mo 17.0; Cr 7.0; Fe 5.0.
Получен технический результат изобретения, разработан безопасный жидкосолевой реактор, работающий на тепловых нейтронах, с надежным корпусом и простой и надежной системой отвода тепла, который можно будет эксплуатировать в составе транспортной энергетической установки.The technical result of the invention is obtained, a safe liquid-salt thermal-neutron reactor is developed with a reliable body and a simple and reliable heat removal system that can be operated as part of a transport power plant.
Жидкосолевой реактор на тепловых нейтронах для транспортной энергетической установки, имеющий отделенную перегородкой зону воспроизводства, изображен на фиг.1, 3, 5-9. Заправку и замену топливной и сырьевой композиций этого реактора от заправочной станции надо будет выполнять через два съемных трубопровода заполнения - опорожнения.A liquid salt thermal neutron reactor for a transport power plant having a reproduction zone separated by a partition is shown in FIGS. 1, 3, 5-9. Refueling and replacing the fuel and raw material compositions of this reactor from the gas station will need to be done through two removable filling and discharge pipelines.
Аналогичную конструкцию может иметь реактор для транспортных установок на тепловых нейтронах с жидкометаллическим топливом.A similar design may have a reactor for transport installations using thermal neutrons with liquid metal fuel.
Известен быстрый, охлаждаемый натрием реактор БН-600 (Усынин Г.Б., Кусмарцев Е.В. «Реакторы на быстрых нейтронах». Издательство «Энергоатомиздат», Москва, 1985). Активная зона реактора БН-600 набрана из шестигранных кассет, состоящих из стержневых тепловыделяющих элементов (твэл).Known fast sodium-cooled reactor BN-600 (Usynin GB, Kusmartsev EV "Fast neutron reactors." Publishing house "Energoatomizdat", Moscow, 1985). The active zone of the BN-600 reactor is composed of hexagonal cassettes consisting of rod fuel elements (fuel elements).
К основным недостаткам известного устройства относятся:The main disadvantages of the known device include:
- сложность конструкции стержневых твэлов;- the complexity of the design of the rod fuel rods;
- невозможность удаления из стержневых твэлов газообразных продуктов деления. По этой причине в каждом твэле к концу кампании избыточное давление газообразных продуктов деления по расчетам повышается до 4 МПа;- the inability to remove from the fuel rods gaseous fission products. For this reason, by the end of the campaign, in each fuel rod, the excess pressure of gaseous fission products is calculated to increase to 4 MPa;
- чрезмерная ненужная сложность конструкции реактора БН-600. Рядом с активной зоной реактора погружены в расплавленный активированный натрий и по этой причине являющиеся неремонтопригодными три циркуляционных насоса и шесть теплообменников «натрий - натрий». К работе активной зоны это оборудование не имеет никакого отношения;- excessive unnecessary complexity of the design of the reactor BN-600. Near the reactor core, three circulating pumps and six “sodium-sodium” heat exchangers that are not repairable are immersed in molten activated sodium. This equipment has nothing to do with the core operation;
- низкая надежность тепловой схемы. На АЭС с реактором БН-600 существует постоянная угроза опасного контакта расплавленного натрия второго контура с водой.- low reliability of the thermal circuit. At nuclear power plants with a BN-600 reactor, there is a constant threat of dangerous contact of molten sodium of the second circuit with water.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному жидкосолевому ядерному реактору (варианты) является жидкосолевой реактор - размножитель на тепловых нейтронах (MSBR-1000) (Блинкин В.Л., Новиков В.М. «Жидкосолевые ядерные реакторы», М.: Атомиздат, 1978).The closest in technical essence to the claimed liquid salt nuclear reactor (options) is a liquid salt thermal neutron multiplier reactor (MSBR-1000) (Blinkin V.L., Novikov V.M. "Liquid salt nuclear reactors", M .: Atomizdat, 1978 )
Известное устройство является реактором с трехконтурной системой отвода тепла. Топливная жидкосолевая композиция циркулирует через корпус реактора в первом контуре. Генерируемое тепло передается от жидкосолевой топливной композиции в теплообменнике жидкосолевому охлаждающему теплоносителю второго контура. Жидкосолевой охлаждающий теплоноситель отдает тепло в парогенераторе. Тепловая энергия полученного перегретого пара преобразуется в паротурбогенераторе в электрическую энергию.The known device is a reactor with a three-circuit heat removal system. The fuel liquid salt composition circulates through the reactor vessel in the primary circuit. The generated heat is transferred from the liquid salt fuel composition in the heat exchanger to the secondary salt liquid cooling coolant. The liquid salt coolant transfers heat to the steam generator. The thermal energy of the resulting superheated steam is converted into electric energy in a steam turbine generator.
Реактор оснащен оборудованием системы регулирования мощности реактора, системы отвода и очистки газов.The reactor is equipped with equipment for a reactor power control system, a gas removal and purification system.
К основным недостаткам MSBR относятся:The main disadvantages of MSBR include:
- большое количество топлива находится вне корпуса реактора, в трубопроводах и другом оборудовании контура циркуляции жидкосолевой топливной композиции;- a large amount of fuel is located outside the reactor vessel, in pipelines and other equipment of the circulation circuit of the liquid salt fuel composition;
- сложность конструкции системы отвода тепла от реактора;- the complexity of the design of the heat removal system from the reactor;
- жидкосолевая топливная композиция подается в корпус реактора снизу. При возникновении дефекта в сварном шве, соединяющем входной патрубок с корпусом реактора, жидкосолевая топливная композиция может вытечь из корпуса реактора;- liquid salt fuel composition is supplied to the reactor vessel from below. If a defect occurs in the weld connecting the inlet to the reactor vessel, the liquid-salt fuel composition may leak out of the reactor vessel;
- при циркуляции топлива через реактор часть запаздывающих нейтронов покидает активную зону с потоком топлива, поэтому реактивность реактора с циркулирующим топливом меньше реактивности реактора с топливом, не выходящим из корпуса.- when the fuel is circulated through the reactor, a part of the delayed neutrons leaves the active zone with the fuel flow, therefore, the reactivity of the reactor with circulating fuel is less than the reactivity of the reactor with fuel not leaving the casing.
Технический результат изобретения состоит в разработке безопасного жидкосолевого реактора, работающего на быстрых нейтронах, с надежным корпусом, простой и надежной системой отвода тепла, который можно будет эксплуатировать в составе транспортной энергетической установки.The technical result of the invention consists in the development of a safe fast-neutron liquid salt reactor with a reliable housing, a simple and reliable heat removal system that can be operated as part of a transport power plant.
Для достижения технического результата в жидкосолевом ядерном реакторе, оснащенном оборудованием для отвода тепла, производства электроэнергии, системы регулирования мощности реактора и системы отвода и очистки газов, корпус которого оснащен, по меньшей мере, одним входным и одним выходным патрубками охлаждающего теплоносителя и содержит камеру активной зоны, предлагается:To achieve a technical result in a liquid salt nuclear reactor equipped with equipment for heat removal, power generation, a reactor power control system and a gas removal and purification system, the casing of which is equipped with at least one inlet and one outlet nozzles of a cooling coolant and contains a core of the active zone , offered:
- над камерой активной зоны установить нижнюю и верхнюю трубные решетки с совпадающими отверстиями под трубопроводы охлаждающего теплоносителя, уплотненные в отверстиях трубных решеток и опущенные в камеру активной зоны парами «труба в трубе», внутренний трубопровод установить с просветом для прохода охлаждающего теплоносителя во внешнем, заглушенном внизу трубопроводе;- install the lower and upper tube sheets above the chamber of the core with matching holes for the coolant pipelines, sealed in the holes of the tube sheets and lowered into the chamber of the core in pairs "pipe in pipe", install the inner pipe with a clearance for the passage of coolant in an external, muffled down the pipeline;
- реактор снабдить опущенным до низа камеры активной зоны трубопроводом, соединенным с патрубком на корпусе реактора, предназначенным для соединения с оборудованием заполнения камеры активной зоны жидкосолевой топливной композицией и опорожнения;- the reactor is equipped with a pipe, lowered to the bottom of the core of the core, connected to a pipe on the reactor vessel, designed to be connected to the filling equipment of the core of the core with a liquid salt fuel composition and emptying;
- реактор снабдить трубопроводом, соединяющим находящийся внизу камеры активной зоны диспергатор с патрубком на корпусе реактора, предназначенным для соединения с оборудованием подачи гелия из системы отвода и очистки газов, и, по меньшей мере, одним ядерно-безопасным компенсатором тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции, соединенным с верхом камеры активной зоны и оснащенным патрубком для соединения с системой отвода и очистки газов и уровнемером.- to provide the reactor with a pipeline connecting the dispersant located at the bottom of the active chamber with a nozzle on the reactor vessel designed to be connected to helium supply equipment from the gas removal and purification system, and at least one nuclear-safe compensator for thermal expansions of the liquid-salt fuel composition, connected with the top of the core of the core and equipped with a pipe for connecting to a gas removal and purification system and a level gauge.
В частных случаях исполнения жидкосолевого ядерного реактора предлагается:In special cases, the execution of a liquid salt nuclear reactor is proposed:
- на парах трубопроводов охлаждающего теплоносителя установить коаксиально и с просветом трубопроводы, имеющие вверху и внизу отверстия для естественной циркуляции охлаждаемой жидкосолевой топливосодержащей композиции;- on the pairs of pipelines of the cooling coolant to establish coaxially and with a clearance pipelines having above and below the holes for the natural circulation of the cooled liquid salt fuel-containing composition;
- в камере активной зоны выделить внешнюю кольцевую область, в которой пары трубопроводов охлаждающего теплоносителя установить с большим шагом;- in the chamber of the active zone, select the outer annular region in which pairs of pipelines of the cooling coolant to install with a large step;
- реактор оснастить перегородкой, образующей центральную камеру активной зоны и периферийную камеру зоны воспроизводства ядерного топлива, снабдить опущенным до низа камеры зоны воспроизводства трубопроводом, соединенным с патрубком на корпусе реактора, предназначенным для соединения с оборудованием заполнения камеры зоны воспроизводства жидкосолевой сырьевой композицией и опорожнения, трубопроводом, соединяющим находящийся внизу камеры зоны воспроизводства диспергатор с патрубком на корпусе реактора, предназначенным для соединения с оборудованием подачи гелия из системы отвода и очистки газов, и, по меньшей мере, одним ядерно-безопасным компенсатором тепловых расширений жидкосолевой сырьевой композиции, соединенным с верхом камеры зоны воспроизводства и оснащенным патрубком для соединения с системой отвода и очистки газов и уровнемером;- equip the reactor with a partition that forms the central chamber of the active zone and the peripheral chamber of the nuclear fuel reproduction zone, provide a pipe connected to the nozzle on the reactor vessel, lowered to the bottom of the chamber of the reproduction zone, for connecting to the filling equipment of the chamber of the reproduction zone with a liquid-salt raw material composition and emptying, a pipeline connecting the dispersant located at the bottom of the chamber of the reproduction zone with the nozzle on the reactor vessel, designed to connect Nia equipment supply of helium gas collection and treatment system, and at least one compensator safe nuclear thermal expansions Molten salt feedstock composition, coupled with horse blanket and fitted with a nozzle chamber for connecting to the gas discharge system and purification by level;
- реактор оснастить оборудованием для охлаждения реактора жидкосолевым охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят теплообменник «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель» и циркуляционный насос жидкосолевого охлаждающего теплоносителя, и оборудованием контура циркуляции газообразного теплоносителя, в состав которого входят теплообменник «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель», газотурбогенератор и компрессор;- to equip the reactor with equipment for cooling the reactor with a liquid-salt cooling medium, which includes a heat-exchange liquid-salt cooling medium - gaseous medium, and a circulation pump for the liquid-medium cooling medium, and equipment for the circulation circuit of the gaseous medium, which includes the liquid-medium cooling medium - ”, Gas turbine generator and compressor;
- реактор оснастить оборудованием для охлаждения реактора жидкосолевым охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят теплообменник «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - пароводяной теплоноситель» и циркуляционный насос жидкосолевого охлаждающего теплоносителя, и оборудованием контура циркуляции пароводяного теплоносителя, в состав которого входят теплообменник «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - пароводяной теплоноситель», паротурбогенератор и питательный насос;- to equip the reactor with equipment for cooling the reactor with a liquid-salt cooling medium, which includes the heat-exchanger "liquid salt cooling medium - steam-water medium" and a circulation pump for the liquid-salt medium, and equipment for the circulation circuit of the steam-water medium, which includes the heat-exchange medium, heat-medium ”, Steam turbine generator and feed pump;
- реактор оснастить оборудованием для охлаждения реактора газообразным охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят газотурбогенератор и компрессор.- to equip the reactor with equipment for cooling the reactor with a gaseous cooling medium, which includes a gas turbine generator and a compressor.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.2, 4, 6-9 представлена возможная конструкция жидкосолевого ядерного реактора на быстрых нейтронах, без отделенной перегородкой зоны воспроизводства, а на фиг.2, 4, 5-9 представлена возможная конструкция жидкосолевого ядерного реактора на быстрых нейтронах, с отделенной перегородкой зоной воспроизводства. Эксплуатация этих реакторов значительно упрощена благодаря отсутствию в них оборудования системы переработки топлива, поэтому их можно будет эксплуатировать в составе транспортной энергетической установки.The invention is illustrated by drawings, where figure 2, 4, 6-9 shows a possible design of a liquid-salt fast-neutron nuclear reactor without a separated reproduction zone, and figure 2, 4, 5-9 shows a possible design of a liquid-salt nuclear reactor fast neutrons, with a septum-separated reproduction zone. The operation of these reactors is greatly simplified due to the lack of fuel processing system equipment in them, so they can be operated as part of a transport power plant.
На фиг.2, 4, 6-9 приняты следующие обозначения:In figure 2, 4, 6-9 the following notation:
1 - боковой отражатель нейтронов, 2 - верхний торцевой отражатель нейтронов, 3 - верхняя трубная решетка, 4 - внешний трубопровод охлаждающего теплоносителя, 5 - внутренний трубопровод охлаждающего теплоносителя, 6 - входной патрубок охлаждающего теплоносителя, 7 - выходной патрубок охлаждающего теплоносителя, 8 - газотурбогенератор, 9 - диспергатор, находящийся внизу камеры активной зоны, 11(1) - замерзающий клапан, 12(1) - запорный вентиль, 13 - камера активной зоны, 15 - компрессор, 16 - корпус реактора, 17 - нижний торцевой отражатель нейтронов, 18 - нижняя трубная решетка, 19 - паротурбогенератор, 20 - патрубок диспергатора, находящегося внизу камеры активной зоны, 22 - патрубок заполнения - опорожнения камеры активной зоны, 24 - патрубок компенсатора тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции, 27 - питательный насос, 29 - система отвода и очистки газов, 31 - стержень регулирования мощности реактора, 32 - теплообменник «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель», 33 - теплообменник «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - пароводяной теплоноситель», 34 - трубопровод диспергатора, находящегося внизу камеры активной зоны, 36 - трубопровод для естественной циркуляции охлаждаемой жидкосолевой топливосодержащей композиции, 37 - трубопровод заполнения - опорожнения камеры активной зоны, 39(1) - уровнемер, 40 - циркуляционный насос жидкосолевого охлаждающего теплоносителя, 41 - ядерно-безопасный компенсатор тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции.1 - lateral neutron reflector, 2 - upper end neutron reflector, 3 - upper tube sheet, 4 - external coolant pipe, 5 - internal coolant pipe, 6 - inlet pipe for coolant, 7 - outlet pipe for coolant, 8 - gas turbine generator 9 - dispersant located at the bottom of the core of the core, 11 (1) - freezing valve, 12 (1) - shut-off valve, 13 - core of the core, 15 - compressor, 16 - reactor vessel, 17 - lower end neutron reflector, 18 - lower tr gas grid, 19 - steam turbine generator, 20 - disperser pipe located at the bottom of the core, 22 - filling pipe - emptying the core, 24 - expansion joint pipe for thermal expansion of the liquid salt fuel composition, 27 - feed pump, 29 - gas removal and purification system 31 - reactor power control rod, 32 - liquid-salt cooling coolant-gaseous coolant heat exchanger, 33 - liquid-salt cooling coolant-steam-water coolant heat exchanger, 34 - pipeline d a sparger located at the bottom of the core, 36 — a pipeline for the natural circulation of a cooled liquid-salt fuel-containing composition, 37 — a filling pipeline — emptying the core of a core, 39 (1) —a level gauge, 40 — a circulation pump for a liquid-salt cooling medium, 41 — a nuclear-safe compensator thermal expansions of the liquid salt fuel composition.
В состав жидкосолевого ядерного реактора на быстрых нейтронах, без отделенной перегородкой зоны воспроизводства, входят:The composition of a liquid-salt fast-neutron nuclear reactor, without a reproduction zone separated by a partition, includes:
Оборудование для отвода тепла, производства электроэнергии, системы регулирования мощности реактора и системы 29 отвода и очистки газов. Корпус 16 реактора, оснащенный, по меньшей мере, одним входным 6 и одним выходным 7 патрубками охлаждающего теплоносителя и содержащий камеру 13 активной зоны. Установленные над камерой 13 активной зоны нижняя 18 и верхняя 3 трубные решетки с совпадающими отверстиями под трубопроводы охлаждающего теплоносителя, уплотненные в отверстиях трубных решеток и опущенные в камеру 13 активной зоны парами «труба в трубе», внутренний 5 трубопровод установлен с просветом для прохода охлаждающего теплоносителя во внешнем 4, заглушенном внизу трубопроводе. Опущенный до низа камеры 13 активной зоны трубопровод 37, соединенный с патрубком 22 на корпусе 16 реактора, предназначенным для соединения с оборудованием заполнения камеры активной зоны жидкосолевой топливной композицией и опорожнения. Трубопровод 34, соединяющий находящийся внизу камеры 13 активной зоны диспергатор 9 с патрубком 20 на корпусе 16 реактора, предназначенным для соединения с оборудованием подачи гелия из системы 29 отвода и очистки газов. По меньшей мере, один ядерно-безопасный компенсатор 41 тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции, соединенный с верхом камеры 13 активной зоны и снабженный патрубком 24 для соединения с системой 29 отвода и очистки газов и уровнемером 39(1).Equipment for heat removal, power generation, reactor power control system and gas removal and
Кроме того, в состав жидкосолевого ядерного реактора входят не показанные на чертежах все электронагреватели и теплоизоляция корпуса 16 и другого оборудования.In addition, the composition of the liquid-salt nuclear reactor includes not shown in the drawings all electric heaters and thermal insulation of the
В частных случаях исполнения жидкосолевого ядерного реактора в его состав могут входить:In special cases, the execution of a liquid-salt nuclear reactor may include:
Установленные коаксиально и с просветом на парах трубопроводов охлаждающего теплоносителя трубопроводы 36, имеющие вверху и внизу отверстия для естественной циркуляции охлаждаемой жидкосолевой топливосодержащей композиции. Камера 13 активной зоны с выделенной внешней кольцевой областью, в которой пары трубопроводов охлаждающего теплоносителя установлены с большим шагом. Оборудование для охлаждения реактора жидкосолевым охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят теплообменник 32 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель» и циркуляционный насос 40 жидкосолевого охлаждающего теплоносителя, и оборудование контура циркуляции газообразного теплоносителя, в состав которого входят теплообменник 32 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель», газотурбогенератор 8 и компрессор 15. Оборудование для охлаждения реактора жидкосолевым охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят теплообменник 33 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - пароводяной теплоноситель» и циркуляционный насос 40 жидкосолевого охлаждающего теплоносителя, и оборудование контура циркуляции пароводяного теплоносителя, в состав которого входят теплообменник 33 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - пароводяной теплоноситель», паротурбогенератор 19 и питательный насос 27. Оборудование для охлаждения реактора газообразным охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят газотурбогенератор 8 и компрессор 15.Installed coaxially and with a clearance on the pairs of pipelines of the cooling fluid,
Кроме того, в состав жидкосолевого реактора могут входить: Нижний 17 и верхний 2 торцевые и боковой 1 отражатели нейтронов. Стержни 31 регулирования мощности реактора. Замерзающий клапан 11(1). Запорный вентиль 12(1).In addition, the composition of the liquid salt reactor may include:
Оборудование для отвода тепла и производства электроэнергии предназначено для использования вырабатываемой в реакторе тепловой энергии. Оборудование системы регулирования мощности реактора предназначено для управления его реактивностью. Оборудование системы 29 отвода и очистки газов предназначено для сбора газообразных продуктов деления посредством барботирования гелием жидкосолевой топливной композиции, очистки их от примесей и утилизации. Для барботирования может быть использован какой-либо другой инертный газ. Корпус 16 реактора, оснащенный, по меньшей мере, одним входным 6 и одним выходным 7 патрубками охлаждающего теплоносителя, предназначен для размещения камеры 13 активной зоны с находящимися в ней внутренними 5 и внешними 4 трубопроводами охлаждающего теплоносителя. Направление входа охлаждающего теплоносителя в корпус 16 реактора и выхода из корпуса 16 реактора можно изменить, поменяв местами входной 6 и выходной 7 патрубки. Установленные над камерой 13 активной зоны нижняя 18 и верхняя 3 трубные решетки с совпадающими отверстиями под трубопроводы охлаждающего теплоносителя, уплотненные по трубным решеткам и опущенные в камеру 13 активной зоны парами «труба в трубе», внутренний 5 трубопровод установлен с просветом для прохода охлаждающего теплоносителя во внешнем 4 заглушенном внизу трубопроводе, предназначены для необходимого распределения охлаждающего теплоносителя по поперечному сечению активной зоны. Патрубок 22 на корпусе 16 реактора и соединенный с ним опущенный до низа камеры 13 активной зоны трубопровод 37 предназначены для соединения с оборудованием заполнения камеры 13 активной зоны жидкосолевой топливной композицией и опорожнения. Трубопровод 34, соединяющий находящийся внизу камеры 13 активной зоны диспергатор 9 с патрубком 20 на корпусе 16 реактора, предназначенным для соединения с оборудованием подачи гелия из системы 29 отвода и очистки газов, и, по меньшей мере, один, ядерно-безопасный компенсатор 41 тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции, соединенный с верхом камеры 13 активной зоны и снабженный патрубком 24 для соединения с системой 29 отвода и очистки газов и уровнемером 39(1), предназначены для удаления из активной зоны газообразных продуктов деления ядерного топлива. Кроме того, по меньшей мере, один ядерно-безопасный компенсатор 41 тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции, соединенный с верхом камеры 13 активной зоны, предназначен для исключения возможности образования газовых полостей наверху камеры 13 активной зоны и сохранения тем самым геометрии активной зоны неизменной при наклонах реактора.The equipment for heat removal and power generation is designed to use the heat generated in the reactor. The equipment of the reactor power control system is designed to control its reactivity. The equipment of the gas removal and
Не показанные на рисунках электронагреватели и теплоизоляция предназначены для нагревания корпуса 16 и другого оборудования до температур, превышающих температуры плавления жидкосолевых композиций, и уменьшения потерь тепла.Electric heaters and thermal insulation not shown in the figures are designed to heat the
Трубопроводы 36, установленные коаксиально и с просветом на парах трубопроводов охлаждающего теплоносителя и имеющие вверху и внизу отверстия, предназначены для обеспечения естественной циркуляции охлаждаемой жидкосолевой топливосодержащей композиции в реакторе.
Внешняя кольцевая область в камере 13 активной зоны, в которой пары трубопроводов охлаждающего теплоносителя установлены с большим шагом, предназначена для формирования зоны воспроизводства вторичного топлива за счет увеличения в ней объемной доли жидкосолевой топливной композиции. В выделенной таким образом области активной зоны будет интенсивнее протекать реакция воспроизводства ядерного топлива.The outer annular region in the
Оборудование для охлаждения реактора жидкосолевым охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят теплообменник 32 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель» и циркуляционный насос 40 жидкосолевого охлаждающего теплоносителя, и оборудование контура циркуляции газообразного теплоносителя, в состав которого входят теплообменник 32 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель», газотурбогенератор 8 и компрессор 15, предназначены для отвода тепла от реактора и производства электроэнергии.Equipment for cooling the reactor with a liquid-salt cooling medium, which includes a heat-
Оборудование для охлаждения реактора жидкосолевым охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят теплообменник 33 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - пароводяной теплоноситель» и циркуляционный насос 40 солевого теплоносителя, и оборудование контура циркуляции пароводяного теплоносителя, в состав которого входят теплообменник 33 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - пароводяной теплоноситель», паротурбогенератор 19 и питательный насос 27, также предназначены для отвода тепла от реактора и производства электроэнергии.Equipment for cooling the reactor with a liquid-salt cooling medium, which includes a heat-
Оборудование для охлаждения реактора газообразным охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят газотурбогенератор 8 и компрессор 15, предназначено для осуществления третьего варианта отвода тепла от реактора и производства электроэнергии.Equipment for cooling the reactor with a gaseous cooling medium, which includes a
Нижний 17 и верхний 2 торцевые и боковой 1 отражатели нейтронов предназначены для уменьшения утечки нейтронов из активной зоны. Стержни 31 регулирования мощности предназначены для управления реактивностью реактора.The lower 17 and upper 2 end and
Замерзающий клапан 11(1) предназначен для герметизации камеры 13 активной зоны. Запорный вентиль 12(1) предназначен для соединения с оборудованием заправочной станции или судна-заправщика при перегрузках реактора через, например, съемный трубопровод заполнения-опорожнения.The freezing valve 11 (1) is designed to seal the
Патрубки, связывающие корпус 16 реактора с обеспечивающими работу системами, должны быть установлены на корпусе 16 выше уровня жидкосолевой топливной композиции в, по меньшей мере, одном компенсаторе 41 тепловых расширений топливной композиции с той целью, чтобы в случае дефекта в каком-либо из патрубков топливо не могло вытечь из камеры 13 активной зоны.The nozzles connecting the
Жидкосолевой ядерный реактор в составе транспортной установки работает следующим образом.A liquid salt nuclear reactor as part of a transport installation operates as follows.
Соединяют запорный вентиль 12(1) съемным трубопроводом заполнения - опорожнения с заполненным топливной композицией ядерно-безопасным резервуаром заправочной станции. Подают электропитание к оборудованию транспортной установки от источника резервного питания или от заправочной станции. Подают напряжение к электронагревателям корпуса 16, патрубка 22, замерзающего клапана 11(1), запорного вентиля 12(1), съемного трубопровода заполнения - опорожнения, циркуляционного насоса 40 жидкосолевого охлаждающего теплоносителя, теплообменника 32 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель», трубопроводов и другого оборудования, обеспечивающего циркуляцию жидкосолевого охлаждающего теплоносителя. Прогревают оборудование до необходимой температуры, превышающей температуру находящейся в нем жидкосолевой среды. Заполняют контур циркуляции жидкосолевого охлаждающего теплоносителя. Включают в работу циркуляционный насос 40 и прокачивают жидкосолевой охлаждающий теплоноситель через реактор. Из ядерно-безопасного резервуара заправочной станции через запорный вентиль 12(1), замерзающий клапан 11(1) и патрубок 22 заполняют камеру 13 активной зоны жидкосолевой топливной композицией по показаниям уровнемера 39(1) в ядерно-безопасном компенсаторе 41 тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции. Закрывают запорный вентиль 12(1) и подают охлаждение на замерзающий клапан 11(1). Снимают съемный трубопровод заполнения-опорожнения. Посредством стержней регулирования 31 выведет реактор на необходимый уровень мощности. Нижний 17 и верхний 2 торцевые и боковой 1 отражатели нейтронов будут уменьшать утечку нейтронов за пределы активной зоны 13. По причине отсутствия замедлителя в активной зоне установится быстрый спектр нейтронов. Реактор будет работать на быстрых нейтронах. В камере 13 активной зоны, в пространстве между трубопроводами 36 и в просветах между трубопроводами 36 и наружными поверхностями внешних 4 трубопроводов охлаждения установится процесс естественной циркуляции жидкосолевой топливной композиции.The shut-off valve 12 (1) is connected with a removable filling-emptying pipe to the nuclear-safe tank of the gas station filled with the fuel composition. They supply power to the equipment of the transport installation from a backup power source or from a gas station. They apply voltage to the electric heaters of the
Включают в работу компрессор 15 и прокачивают газообразный теплоноситель в контуре его циркуляции. Нагретый в активной зоне 13 жидкосолевой охлаждающий теплоноситель будет передавать тепло в теплообменнике 32 газообразному теплоносителю. Газообразный теплоноситель будет затрачивать полученную энергию в газотурбогенераторе 8 на производство электроэнергии.Turn on the
При расположении теплообменника 32 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель» выше реактора в контуре циркуляции жидкосолевого охлаждающего теплоносителя установится процесс его естественной циркуляции. Естественная циркуляция жидкосолевого охлаждающего теплоносителя значительно уменьшит нагрузку на циркуляционный насос 40 и повысит безопасность реактора.When the
Для удаления из камеры 13 активной зоны газообразных продуктов деления через патрубок 20 и диспергатор 9 подают гелий из системы 29 отвода и очистки газов. Газообразные продукты деления, вышедшие вместе с гелием в компенсационную камеру ядерно-безопасного компенсатора 41 тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции, откачивают в оборудование системы 29, где их очищают от примесей и утилизируют.To remove gaseous fission products from the
С целью замены топливной композиции останавливают реактор, соединяют запорный вентиль 12(1) съемным трубопроводом с ядерно-безопасным резервуаром заправочной станции, прекращают охлаждать замерзающий клапан 11(1), прогревают его до температуры, превышающей температуру плавления топливной композиции, открывают запорный вентиль 12(1) и сливают отработанную топливную композицию из камеры 13 активной зоны в ядерно-безопасный резервуар заправочной станции. Закрывают запорный вентиль 12(1), соединяют съемный трубопровод с ядерно-безопасным резервуаром со свежей топливной композицией. Открывают запорный вентиль 12(1) и заполняют камеру 13 активной зоны свежей топливной композицией из ядерно-безопасного резервуара заправочной станции. Закрывают запорный вентиль 12(1) и замораживают клапан 11(1). Запускают реактор в работу и выводят его на необходимый уровень мощности.In order to replace the fuel composition, stop the reactor, connect the shut-off valve 12 (1) with a removable pipe to the nuclear-safe tank of the gas station, stop cooling the freezing valve 11 (1), warm it to a temperature higher than the melting temperature of the fuel composition, open the shut-off valve 12 ( 1) and the spent fuel composition is poured from the
Возможен другой вариант отвода тепла от реактора. Включают в работу питательный насос 27 и прокачивают пароводяной теплоноситель в контуре его циркуляции. Нагретый в активной зоне 13 и зоне воспроизводства 14 жидкосолевой охлаждающий теплоноситель передает тепло в теплообменнике 33 пароводяному теплоносителю. Пароводяной теплоноситель затрачивает полученную энергию в паротурбогенераторе 19 на производство электроэнергии.Another option is the heat removal from the reactor. The
При расположении теплообменника 33 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - пароводяной теплоноситель» выше реактора в контуре циркуляции жидкосолевого охлаждающего теплоносителя установится процесс его естественной циркуляции. Естественная циркуляция жидкосолевого охлаждающего теплоносителя значительно уменьшит нагрузку на циркуляционный насос 40 и повысит безопасность реактора.When the
Возможен третий вариант отвода тепла от реактора. Включают в работу компрессор 15 и прокачивают газообразный охлаждающий теплоноситель через реактор. Выводят реактор на необходимый уровень мощности. Нагретый в активной зоне и зоне воспроизводства газообразный охлаждающий теплоноситель будет затрачивать полученную энергию в газотурбогенераторе 8 на производство электроэнергии.A third option is the heat removal from the reactor. The
Разработанный реактор является реактором с жидкими тепловыделяющими элементами, в которых не возникают напряженные состояния при изменениях температуры. Поэтому он может работать в режиме переменных нагрузок и при этом в его конструкции не возникают напряжения, связанные с термоциклическими нагрузками. Температурный коэффициент реактивности этого реактора всегда отрицательный. Реактор обладает повышенными управляемостью и надежностью, так как топливная жидкосолевая композиция не выходит за пределы корпуса реактора при отводе от него тепла и все запаздывающие нейтроны остаются в активной зоне.The developed reactor is a reactor with liquid fuel elements in which stress states do not arise with temperature changes. Therefore, it can operate in the mode of variable loads and at the same time, no stresses associated with thermocyclic loads occur in its design. The temperature coefficient of reactivity of this reactor is always negative. The reactor has increased controllability and reliability, since the fuel liquid-salt composition does not go beyond the reactor vessel when heat is removed from it and all delayed neutrons remain in the active zone.
При колебаниях волн или взлете и посадке возможны наклоны реактора, работающего в составе транспортной установки. При наклонах реактора, по меньшей мере, один ядерно-безопасный компенсатор 41 обеспечит неизменность геометрии активной зоны.During wave oscillations or take-off and landing, inclinations of a reactor operating as part of a transport installation are possible. When tilting the reactor, at least one nuclear-
Пример конкретного исполнения жидкосолевого ядерного реактора.An example of a specific embodiment of a liquid salt nuclear reactor.
Для примера конкретного исполнения взят жидкосолевой ядерный реактор - конвертор на тепловых нейтронах с уран-ториевым топливным циклом, т.е. делящимся материалом является, например, уран-235, сырьевым материалом торий-232, а. воспроизводимым топливом уран-233. Коэффициент воспроизводства реактора будет меньше единицы, но близким к ней. В качестве топливной композиции может быть выбрана смесь фтористых солей, например 71,7727LiF-16,0BeF2-12,0ThF4-0,228UF4. В качестве жидкосолевого охлаждающего теплоносителя может быть выбрана эвтектическая смесь 92,0NaBF4-8,0NaF, которая имеет более низкую температуру плавления. В качестве основного конструкционного материала может быть выбран сплав хастеллой-Н. Молярный состав сплава хастеллой-Н, %: Ni 66,0; Mo 17,0; Cr 7,0; Fe 5,0.For an example of a specific implementation, a liquid-salt nuclear reactor is taken - a thermal neutron converter with a uranium-thorium fuel cycle, i.e. fissile material is, for example, uranium-235, the raw material of thorium-232, a. reproducible fuel uranium-233. The reproduction coefficient of the reactor will be less than unity, but close to it. As the fuel composition, a mixture of fluoride salts, for example 71.772 7 LiF-16.0 BeF 2 -12.0ThF 4 -0.228UF 4, can be selected. As a liquid-salt coolant, a eutectic mixture of 92.0NaBF 4 -8.0NaF, which has a lower melting point, can be selected. As the main structural material can be selected alloy hastelloy-N. The molar composition of the Hastelloy-N alloy,%: Ni 66.0; Mo 17.0; Cr 7.0; Fe 5.0.
Получен технический результат изобретения, разработан безопасный жидкосолевой реактор, работающий на быстрых нейтронах, с надежным корпусом и простой и надежной системой отвода тепла, который можно будет эксплуатировать в составе транспортной энергетической установки.The technical result of the invention was obtained, a safe fast-neutron liquid-salt reactor was developed with a reliable housing and a simple and reliable heat removal system that could be operated as part of a transport power plant.
Жидкосолевой реактор на быстрых нейтронах для транспортной энергетической установки, имеющий отделенную перегородкой зону воспроизводства, изображен на фиг.2, 4, 5-9. Заправку и замену топливной и сырьевой композиций этого реактора от заправочной станции можно будет выполнить через два съемных трубопровода заполнения - опорожнения.A liquid salt fast neutron reactor for a transport power plant, having a reproduction zone separated by a partition, is shown in FIGS. 2, 4, 5-9. Refueling and replacing the fuel and raw material compositions of this reactor from the gas station can be done through two removable filling and discharge pipelines.
Аналогичную конструкцию может иметь реактор на быстрых нейтронах для транспортной установки с жидкометаллическим топливом.A similar design may have a fast neutron reactor for a transport installation with liquid metal fuel.
Известен быстрый охлаждаемый натрием реактор БН-600 (Усынин Г.Б., Кусмарцев Е.В. «Реакторы на быстрых нейтронах». Издательство «Энергоатомиздат», Москва, 1985). Активная зона реактора БН-600 набрана из шестигранных кассет, состоящих из стержневых тепловыделяющих элементов (твэл).Known fast sodium-cooled reactor BN-600 (Usynin GB, Kusmartsev EV "Fast neutron reactors". Publishing house "Energoatomizdat", Moscow, 1985). The active zone of the BN-600 reactor is composed of hexagonal cassettes consisting of rod fuel elements (fuel elements).
К основным недостаткам известного устройства относятся:The main disadvantages of the known device include:
- сложность конструкции стержневых твэлов;- the complexity of the design of the rod fuel rods;
- невозможность удаления из стержневых твэлов газообразных продуктов деления. По этой причине в каждом твэле к концу кампании избыточное давление газообразных продуктов деления по расчетам повышается до 4 МПа;- the inability to remove from the fuel rods gaseous fission products. For this reason, by the end of the campaign, in each fuel rod, the excess pressure of gaseous fission products is calculated to increase to 4 MPa;
- чрезмерная ненужная сложность конструкции реактора БН-600. Рядом с активной зоной реактора погружены в расплавленный активированный натрий и по этой причине являющиеся неремонтопригодными три циркуляционных насоса и шесть теплообменников «натрий - натрий». К работе активной зоны это оборудование не имеет никакого отношения;- excessive unnecessary complexity of the design of the reactor BN-600. Near the reactor core, three circulating pumps and six “sodium-sodium” heat exchangers that are not repairable are immersed in molten activated sodium. This equipment has nothing to do with the core operation;
- низкая надежность тепловой схемы. На АЭС с реактором БН-600 существует постоянная угроза опасного контакта расплавленного натрия второго контура с водой.- low reliability of the thermal circuit. At nuclear power plants with a BN-600 reactor, there is a constant threat of dangerous contact of molten sodium of the second circuit with water.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному жидкосолевому ядерному реактору (варианты) является жидкосолевой реактор - размножитель на тепловых нейтронах (MSBR-1000) (Блинкин В.Л., Новиков В.М. «Жидкосолевые ядерные реакторы», М.: Атомиздат, 1978).The closest in technical essence to the claimed liquid salt nuclear reactor (options) is a liquid salt thermal neutron multiplier reactor (MSBR-1000) (Blinkin V.L., Novikov V.M. "Liquid salt nuclear reactors", M .: Atomizdat, 1978 )
Известное устройство является реактором с трехконтурной системой отвода тепла. Топливная жидаосолевая композиция циркулирует через корпус реактора в первом контуре. Генерируемое тепло передается от жидкосолевой топливной композиции в теплообменнике жидкосолевому охлаждающему теплоносителю второго контура. Жидкосолевой охлаждающий теплоноситель отдает тепло в парогенераторе. Тепловая энергия полученного перегретого пара преобразуется в паротурбогенераторе в электрическую энергию.The known device is a reactor with a three-circuit heat removal system. The fuel oil-salt composition circulates through the reactor vessel in the primary circuit. The generated heat is transferred from the liquid salt fuel composition in the heat exchanger to the secondary salt liquid cooling coolant. The liquid salt coolant transfers heat to the steam generator. The thermal energy of the resulting superheated steam is converted into electric energy in a steam turbine generator.
Реактор оснащен оборудованием системы регулирования мощности реактора, системы отвода и очистки газов.The reactor is equipped with equipment for a reactor power control system, a gas removal and purification system.
К основным недостаткам MSBR относятся:The main disadvantages of MSBR include:
- большое количество топлива находится вне корпуса реактора, в трубопроводах и другом оборудовании контура циркуляции жидкосолевой топливной композиции;- a large amount of fuel is located outside the reactor vessel, in pipelines and other equipment of the circulation circuit of the liquid salt fuel composition;
- сложность конструкции системы отвода тепла от реактора;- the complexity of the design of the heat removal system from the reactor;
- жидкосолевая топливная композиция подается в корпус реактора снизу. При возникновении дефекта в сварном шве, соединяющем входной патрубок с корпусом реактора, жидкосолевая топливная композиция может вытечь из корпуса реактора;- liquid salt fuel composition is supplied to the reactor vessel from below. If a defect occurs in the weld connecting the inlet to the reactor vessel, the liquid-salt fuel composition may leak out of the reactor vessel;
- при циркуляции топлива через реактор часть запаздывающих нейтронов покидает активную зону с потоком топлива, поэтому реактивность реактора с циркулирующим топливом меньше реактивности реактора с топливом, не выходящим из корпуса.- when the fuel is circulated through the reactor, a part of the delayed neutrons leaves the active zone with the fuel flow, therefore, the reactivity of the reactor with circulating fuel is less than the reactivity of the reactor with fuel not leaving the casing.
Технический результат изобретения состоит в разработке безопасного жидкосолевого реактора на тепловых нейтронах, оснащенного оборудованием переработки топлива с надежным корпусом, простой и надежной системой отвода тепла, который можно будет эксплуатировать в составе АЭС и транспортной энергетической установки.The technical result of the invention is to develop a safe liquid salt thermal neutron reactor equipped with fuel processing equipment with a reliable body, a simple and reliable heat removal system that can be operated as part of a nuclear power plant and a transport power plant.
Для достижения технического результата в жидкосолевом ядерном реакторе, оснащенном оборудованием для отвода тепла, производства электроэнергии, системы регулирования мощности реактора, системы отвода и очистки газов и системы переработки топлива, корпус которого оснащен, по меньшей мере, одним входным и одним выходным патрубками охлаждающего теплоносителя и содержит камеру активной зоны и находящиеся в ней стержни замедлителя, предлагается:To achieve a technical result in a liquid salt nuclear reactor equipped with equipment for heat removal, power generation, a reactor power control system, a gas removal and purification system, and a fuel processing system, the casing of which is equipped with at least one inlet and one outlet nozzles of a cooling coolant and contains a core chamber and moderator rods located in it, it is proposed:
- над камерой активной зоны установить нижнюю и верхнюю трубные решетки с совпадающими отверстиями под трубопроводы охлаждающего теплоносителя, уплотненные в отверстиях трубных решеток и опущенные в камеру активной зоны парами «труба в трубе», внутренний трубопровод установлен с просветом для прохода охлаждающего теплоносителя во внешнем, заглушенном внизу трубопроводе;- install the lower and upper tube sheets above the active zone chamber with matching holes for cooling coolant pipelines, sealed in the holes of the tube sheets and lowered into the core chamber by “pipe in pipe” pairs, the inner pipe is installed with a clearance for the passage of coolant in an external, muffled down the pipeline;
- реактор снабдить опущенным до низа камеры активной зоны трубопроводом, соединенным с патрубком на корпусе реактора, предназначенным для соединения с оборудованием заполнения камеры активной зоны жидкосолевой топливной композицией и опорожнения;- the reactor is equipped with a pipe, lowered to the bottom of the core of the core, connected to a pipe on the reactor vessel, designed to be connected to the filling equipment of the core of the core with a liquid salt fuel composition and emptying;
- реактор снабдить трубопроводом, соединяющим находящийся внизу камеры активной зоны диспергатор с патрубком на корпусе реактора, предназначенным для соединения с оборудованием подачи гелия из системы отвода и очистки газов, и, по меньшей мере, одним ядерно-безопасным компенсатором тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции, соединенным с верхом камеры активной зоны и оснащенным патрубком для соединения с системой отвода и очистки газов и уровнемером.- to provide the reactor with a pipeline connecting the dispersant located at the bottom of the active chamber with a nozzle on the reactor vessel designed to be connected to helium supply equipment from the gas removal and purification system, and at least one nuclear-safe compensator for thermal expansions of the liquid-salt fuel composition, connected with the top of the core of the core and equipped with a pipe for connecting to a gas removal and purification system and a level gauge.
В частных случаях исполнения жидкосолевого ядерного реактора предлагается:In special cases, the execution of a liquid salt nuclear reactor is proposed:
- на парах трубопроводов охлаждающего теплоносителя установить коаксиально и с просветом стержни замедлителя, имеющие вверху и внизу отверстия для естественной циркуляции охлаждаемой жидкосолевой топливосодержащей композиции;- on the pairs of pipelines of the cooling coolant to establish coaxially and with a clearance the retarder rods having above and below the holes for the natural circulation of the cooled liquid salt fuel-containing composition;
- в камере активной зоны выделить внешнюю кольцевую область, в которой пары трубопроводов охлаждающего теплоносителя установить с большим шагом;- in the chamber of the active zone, select the outer annular region in which pairs of pipelines of the cooling coolant to install with a large step;
- систему переработки топлива оснастить, по меньшей мере, одним ядерно-безопасным резервуаром для приема жидкосолевой топливной композиции и передачи на переработку и, по меньшей мере, одним ядерно-безопасным резервуаром для приема переработанной жидкосолевой топливной композиции и заполнения ею камеры активной зоны;- to equip the fuel processing system with at least one nuclear-safe tank for receiving a liquid-salt fuel composition and transferring it for processing and at least one nuclear-safe tank for receiving a processed liquid-salt fuel composition and filling it with an active zone chamber;
- реактор оснастить оборудованием для охлаждения реактора жидкосолевым охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят теплообменник «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель» и циркуляционный насос жидкосолевого охлаждающего теплоносителя, и оборудованием контура циркуляции газообразного теплоносителя, в состав которого входят теплообменник «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель», газотурбогенератор и компрессор;- to equip the reactor with equipment for cooling the reactor with a liquid-salt cooling medium, which includes a heat-exchange liquid-salt cooling medium - gaseous medium, and a circulation pump for the liquid-medium cooling medium, and equipment for the circulation circuit of the gaseous medium, which includes the liquid-medium cooling medium - ”, Gas turbine generator and compressor;
- реактор оснастить оборудованием для охлаждения реактора жидкосолевым охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят теплообменник «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - пароводяной теплоноситель» и циркуляционный насос жидкосолевого охлаждающего теплоносителя, и оборудованием контура циркуляции пароводяного теплоносителя, в состав которого входят теплообменник «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - пароводяной теплоноситель», паротурбогенератор и питательный насос;- to equip the reactor with equipment for cooling the reactor with a liquid-salt cooling medium, which includes the heat-exchanger "liquid salt cooling medium - steam-water medium" and a circulation pump for the liquid-salt medium, and equipment for the circulation circuit of the steam-water medium, which includes the heat-exchange medium, heat-medium ”, Steam turbine generator and feed pump;
- реактор оснастить оборудованием для охлаждения реактора газообразным охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят газотурбогенератор и компрессор;- to equip the reactor with equipment for cooling the reactor with a gaseous cooling medium, which includes a gas turbine generator and a compressor;
- реактор оснастить оборудованием для охлаждения реактора пароводяным охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят паротурбогенератор и питательный насос;- to equip the reactor with equipment for cooling the reactor with a steam-water cooling coolant, which includes a steam turbine generator and a feed pump;
- реактор оснастить перегородкой, образующей центральную камеру активной зоны и периферийную камеру зоны воспроизводства ядерного топлива, снабдить опущенным до низа камеры зоны воспроизводства трубопроводом, соединенным с патрубком на корпусе реактора, предназначенным для соединения с оборудованием заполнения камеры зоны воспроизводства жидкосолевой сырьевой композицией и опорожнения, трубопроводом, соединяющим находящийся внизу камеры зоны воспроизводства диспергатор с патрубком на корпусе реактора, предназначенным для соединения с оборудованием подачи гелия из системы отвода и очистки газов, и, по меньшей мере, одним ядерно-безопасным компенсатором тепловых расширений жидкосолевой сырьевой композиции, соединенным с верхом камеры зоны воспроизводства и оснащенным патрубком для соединения с системой отвода и очистки газов и уровнемером;- equip the reactor with a partition that forms the central chamber of the active zone and the peripheral chamber of the nuclear fuel reproduction zone, provide a pipe connected to the nozzle on the reactor vessel, lowered to the bottom of the chamber of the reproduction zone, for connecting to the filling equipment of the chamber of the reproduction zone with a liquid-salt raw material composition and emptying, a pipeline connecting the dispersant located at the bottom of the chamber of the reproduction zone with the nozzle on the reactor vessel, designed to connect Nia equipment supply of helium gas collection and treatment system, and at least one compensator safe nuclear thermal expansions Molten salt feedstock composition, coupled with horse blanket and fitted with a nozzle chamber for connecting to the gas discharge system and purification by level;
- систему переработки топлива оснастить оборудованием для переработки жидкосолевой сырьевой композиции, в состав которого входят, по меньшей мере, один ядерно-безопасный резервуар для приема жидкосолевой сырьевой композиции и передачи на переработку и, по меньшей мере, один ядерно-безопасный резервуар для приема переработанной жидкосолевой сырьевой композиции и заполнения ею камеры зоны воспроизводства.- equip the fuel processing system with equipment for processing a liquid salt raw material composition, which includes at least one nuclear-safe tank for receiving a liquid salt raw composition and transferring it for processing and at least one nuclear-safe tank for receiving a processed liquid salt raw composition and filling it with the camera reproduction zone.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1, 3, 5-9 представлена возможная конструкция жидкосолевого ядерного реактора на тепловых нейтронах, оснащенного оборудованием системы переработки топлива.The invention is illustrated by drawings, where figure 1, 3, 5-9 shows a possible design of a liquid-salt nuclear reactor with thermal neutrons, equipped with equipment of a fuel processing system.
На фиг.1, 3, 5-9 приняты следующие обозначения:In figure 1, 3, 5-9 the following notation:
1 - боковой отражатель нейтронов, 2 - верхний торцевой отражатель нейтронов, 3 - верхняя трубная решетка, 4 - внешний трубопровод охлаждающего теплоносителя, 5 - внутренний трубопровод охлаждающего теплоносителя, 6 - входной патрубок охлаждающего теплоносителя, 7 - выходной патрубок охлаждающего теплоносителя, 8 - газотурбогенератор, 9 - диспергатор, находящийся внизу камеры активной зоны, 10 - диспергатор, находящийся внизу камеры зоны воспроизводства, 11(1)-11(4) - замерзающие клапаны, 12(1)-12(4) - запорные вентили, 13 - камера активной зоны, 14 - камера зоны воспроизводства ядерного топлива, 15 - компрессор, 16 - корпус реактора, 17 - нижний торцевой отражатель нейтронов, 18 - нижняя трубная решетка, 19 - паротурбогенератор, 20 - патрубок диспергатора, находящегося внизу камеры активной зоны, 21 - патрубок диспергатора, находящегося внизу камеры зоны воспроизводства, 22 - патрубок заполнения -опорожнения камеры активной зоны, 23 - патрубок заполнения - опорожнения камеры зоны воспроизводства, 24 - патрубок компенсатора тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции, 25 - патрубок компенсатора тепловых расширений жидкосолевой сырьевой композиции, 26 - перегородка, 27 - питательный насос, 28 - система переработки топлива, 29 - система отвода и очистки газов, 30 - стержень замедлителя, 31 - стержень регулирования мощности реактора, 32 - теплообменник «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель», 33 - теплообменник «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - пароводяной теплоноситель», 34 - трубопровод диспергатора, находящегося внизу камеры активной зоны, 35 - трубопровод диспергатора, находящегося внизу камеры зоны воспроизводства, 37 - трубопровод заполнения -опорожнения камеры активной зоны, 38 - трубопровод заполнения - опорожнения камеры зоны воспроизводства, 39(1)-39(2) - уровнемеры, 40 - циркуляционный насос жидкосолевого охлаждающего теплоносителя, 41 - ядерно-безопасный компенсатор тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции, 42 - ядерно-безопасный компенсатор тепловых расширений жидкосолевой сырьевой композиции, 43(1)-43(2) - ядерно-безопасные резервуары жидкосолевой топливной композиции, 44(1)-44(2) - ядерно-безопасные резервуары жидкосолевой сырьевой композиции.1 - lateral neutron reflector, 2 - upper end neutron reflector, 3 - upper tube sheet, 4 - external coolant pipe, 5 - internal coolant pipe, 6 - inlet pipe for coolant, 7 - outlet pipe for coolant, 8 - gas turbine generator 9 - dispersant located at the bottom of the chamber of the active zone, 10 - dispersant at the bottom of the chamber of the reproduction zone, 11 (1) -11 (4) - freezing valves, 12 (1) -12 (4) - shut-off valves, 13 - chamber core, 14 - zone camera in nuclear fuel production, 15 - compressor, 16 - reactor vessel, 17 - lower end neutron reflector, 18 - lower tube sheet, 19 - steam turbine generator, 20 - dispersant nozzle located at the bottom of the core chamber, 21 - dispersant nozzle located at the bottom of the zone chamber reproduction, 22 - filling pipe — emptying the chamber of the active zone, 23 — filling pipe — emptying the camera of the reproduction zone, 24 — pipe of the expansion joint for thermal expansion of the liquid-salt fuel composition, 25 — pipe of the compensator for thermal p of expansions of the liquid-salt raw material composition, 26 — a baffle, 27 — a feed pump, 28 — a fuel processing system, 29 — a gas removal and purification system, 30 — a moderator rod, 31 — a reactor power control rod, 32 — a liquid-salt cooling coolant-gaseous coolant heat exchanger ", 33 - heat exchanger" liquid salt cooling medium - steam-water medium ", 34 - pipeline dispersant located at the bottom of the chamber of the active zone, 35 - pipeline dispersant located at the bottom of the chamber zone is reproduced wa, 37 - filling pipeline — emptying the chamber of the active zone, 38 — filling pipeline — emptying the chamber of the reproduction zone, 39 (1) -39 (2) - level gauges, 40 — circulation pump of a liquid-salt cooling coolant, 41 — nuclear-safe expansion joint compensator liquid-salt fuel composition, 42 - nuclear-safe expansion joints for thermal expansion of the liquid-salt raw material composition, 43 (1) -43 (2) - nuclear-safe reservoirs of the liquid-salt fuel composition, 44 (1) -44 (2) - nuclear-safe reservoirs of the liquid-salt raw material composition ii.
В состав жидкосолевого ядерного реактора на тепловых нейтронах, входят:The composition of a liquid-salt thermal neutron reactor includes:
Оборудование для отвода тепла, производства электроэнергии, системы регулирования мощности реактора, системы 29 отвода и очистки газов и системы 28 переработки топлива. Корпус 16 реактора, оснащенный, по меньшей мере, одним входным 6 и одним выходным 7 патрубками охлаждающего теплоносителя и содержащий камеру 13 активной зоны и находящиеся в ней стержни 30 замедлителя. Установленные над камерой 13 активной зоны нижняя 18 и верхняя 3 трубные решетки с совпадающими отверстиями под трубопроводы охлаждающего теплоносителя, уплотненные в отверстиях трубных решеток и опущенные в камеру 13 активной зоны парами «труба в трубе», внутренний 5 трубопровод установлен с просветом для прохода охлаждающего теплоносителя во внешнем 4, заглушенном внизу трубопроводе. Опущенный до низа камеры 13 активной зоны трубопровод 37, соединенный с патрубком 22 на корпусе 16 реактора, предназначенным для соединения с оборудованием заполнения камеры активной зоны жидкосолевой топливной композицией и опорожнения. Трубопровод 34, соединяющий находящийся внизу камеры 13 активной зоны диспергатор 9 с патрубком 20 на корпусе 16 реактора, предназначенным для соединения с оборудованием подачи гелия из системы 29 отвода и очистки газов. По меньшей мере, один ядерно-безопасный компенсатор 41 тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции, соединенный с верхом камеры 13 активной зоны и снабженный патрубком 24 для соединения с системой 29 отвода и очистки газов и уровнемером 39(1).Equipment for heat removal, power generation, reactor power control system, gas removal and
Кроме того, в состав жидкосолевого ядерного реактора входят не показанные на чертежах все электронагреватели и теплоизоляция корпуса 16 и другого оборудования.In addition, the composition of the liquid-salt nuclear reactor includes not shown in the drawings all electric heaters and thermal insulation of the
В частных случаях исполнения жидкосолевого ядерного реактора в его состав могут входить:In special cases, the execution of a liquid-salt nuclear reactor may include:
Установленные коаксиально и с просветом на парах трубопроводов охлаждающего теплоносителя стержни 30 замедлителя, имеющие вверху и внизу отверстия для естественной циркуляции охлаждаемой жидкосолевой топливосодержащей композиции. Камера 13 активной зоны с выделенной внешней кольцевой областью, в которой пары трубопроводов охлаждающего теплоносителя установлены с большим шагом. Система 28 переработки топлива оснащенная, по меньшей мере, одним ядерно-безопасным резервуаром 43(1) для приема жидкосолевой топливной композиции и передачи на переработку и, по меньшей мере, одним ядерно-безопасным резервуаром 43(2) для приема переработанной жидкосолевой топливной композиции и заполнения ею камеры 13 активной зоны. Оборудование для охлаждения реактора жидкосолевым охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят теплообменник 32 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель» и циркуляционный насос 40 жидкосолевого охлаждающего теплоносителя, и оборудование контура циркуляции газообразного теплоносителя, в состав которого входят теплообменник 32 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель», газотурбогенератор 8 и компрессор 15. Оборудование для охлаждения реактора жидкосолевым охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят теплообменник 33 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - пароводяной теплоноситель» и циркуляционный насос 40 жидкосолевого охлаждающего теплоносителя, и оборудование контура циркуляции пароводяного теплоносителя, в состав которого входят теплообменник 33 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - пароводяной теплоноситель», паротурбогенератор 19 и питательный насос 27. Оборудование для охлаждения реактора газообразным охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят газотурбогенератор 8 и компрессор 15. Оборудование для охлаждения реактора пароводяным охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят паротурбогенератор 19 и питательный насос 27. Перегородка 26, образующая центральную камеру 13 активной зоны и периферийную камеру 14 зоны воспроизводства ядерного топлива. Опущенный до низа камеры 14 зоны воспроизводства трубопровод 38, соединенный с патрубком 23 на корпусе 16 реактора, предназначенным для соединения с оборудованием заполнения камеры 14 зоны воспроизводства жидкосолевой сырьевой композицией и опорожнения. Трубопровод 35, соединяющий находящийся внизу камеры 14 зоны воспроизводства диспергатор 10 с патрубком 21 на корпусе 16 реактора, предназначенным для соединения с оборудованием подачи гелия из системы 29 отвода и очистки газов, и, по меньшей мере, один ядерно-безопасный компенсатор 42 тепловых расширений жидкосолевой сырьевой композиции, соединенный с верхом камеры 14 зоны воспроизводства и оснащенный патрубком 25 для соединения с системой отвода и очистки газов и уровнемером 39(2). Система 28 переработки топлива, оснащенная оборудованием для переработки жидкосолевой сырьевой композиции, в состав которого входят, по меньшей мере, один ядерно-безопасный резервуар 44(1) для приема жидкосолевой сырьевой композиции и передачи на переработку и, по меньшей мере, один ядерно-безопасный резервуар 44(2) для приема переработанной жидкосолевой сырьевой композиции и заполнения ею камеры 14 зоны воспроизводства.Installed coaxially and with a clearance on the pairs of pipelines of the cooling coolant,
Кроме того, в состав жидкосолевого реактора могут входить: Нижний 17 и верхний 2 торцевые и боковой 1 отражатели нейтронов. Стержни 31 регулирования мощности реактора. Замерзающие клапаны 11(1)-11 (4). Запорные вентили 12(1)-12(4).In addition, the composition of the liquid salt reactor may include:
Оборудование для отвода тепла и производства электроэнергии предназначено для использования вырабатываемой в реакторе тепловой энергии. Оборудование системы регулирования мощности реактора предназначено для управления его реактивностью. Оборудование системы 29 отвода и очистки газов предназначено для сбора газообразных продуктов деления посредством барботирования гелием жидкосолевой топливной композиции, очистки их от примесей и утилизации. Для барботирования может быть использован какой-либо другой инертный газ. Корпус 16 реактора, оснащенный, по меньшей мере, одним входным 6 и одним выходным 7 патрубками охлаждающего теплоносителя, предназначен для размещения камеры 13 активной зоны с находящимися в ней внутренними 5 и внешними 4 трубопроводами охлаждающего теплоносителя и стержнями 30 замедлителя. Направление входа охлаждающего теплоносителя в корпус 16 реактора и выхода из корпуса 16 реактора можно изменить, поменяв местами входной 6 и выходной 7 патрубки. Установленные над камерой 13 активной зоны нижняя 18 и верхняя 3 трубные решетки с совпадающими отверстиями под трубопроводы охлаждающего теплоносителя, уплотненные по трубным решеткам и опущенные в камеру 13 активной зоны парами «труба в трубе», внутренний 5 трубопровод установлен с просветом для прохода охлаждающего теплоносителя во внешнем 4, заглушенном внизу трубопроводе, предназначены для необходимого распределения охлаждающего теплоносителя по поперечному сечению реактора. Патрубок 22 на корпусе 16 реактора и соединенный с ним опущенный до низа камеры 13 активной зоны трубопровод 37 предназначены для соединения с оборудованием заполнения камеры 13 активной зоны жидкосолевой топливной композицией и опорожнения. Трубопровод 34, соединяющий находящийся внизу камеры 13 активной зоны диспергатор 9 с патрубком 20 на корпусе 16 реактора, предназначенным для соединения с оборудованием подачи гелия из системы 29 отвода и очистки газов, и, по меньшей мере, один, ядерно-безопасный компенсатор 41 тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции, соединенный с верхом камеры 13 активной зоны и снабженный патрубком 24 для соединения с системой 29 отвода и очистки газов и уровнемером 39(1), предназначены для удаления из камеры 13 активной зоны газообразных продуктов деления ядерного топлива. Уровнемер 39(1) предназначен для контроля и измерения уровня топливной композиции. Кроме того, по меньшей мере, один ядерно-безопасный компенсатор 41 тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции, соединенный с верхом камеры 13 активной зоны, предназначен для исключения возможности образования газовых полостей наверху камеры 13 активной зоны и сохранения тем самым геометрии активной зоны неизменной при наклонах реактора.The equipment for heat removal and power generation is designed to use the heat generated in the reactor. The equipment of the reactor power control system is designed to control its reactivity. The equipment of the gas removal and
Не показанные на чертежах электронагреватели и теплоизоляция предназначены для нагревания корпуса 16 и другого оборудования до температур, превышающих температуры плавления жидкосолевых композиций и уменьшения потерь тепла.Not shown in the drawings, electric heaters and thermal insulation are designed to heat the
Стержни 30 замедлителя, установленные коаксиально и с просветом на парах трубопроводов охлаждающего теплоносителя и имеющие вверху и внизу отверстия, предназначены для замедления нейтронов до тепловой энергии и обеспечения естественной циркуляции охлаждаемой жидкосолевой топливосодержащей композиции в реакторе.The
Внешняя кольцевая область в камере 13 активной зоны, в которой пары трубопроводов охлаждающего теплоносителя установлены с большим шагом, предназначена для формирования зоны воспроизводства вторичного топлива за счет уменьшения в ней объемной доли замедлителя и увеличения объемной доли жидкосолевой топливной композиции. В выделенной таким образом области активной зоны будет интенсивнее протекать реакция воспроизводства вторичного ядерного топлива.The outer annular region in the
Система 28 переработки топлива, оснащенная, по меньшей мере, одним ядерно-безопасным резервуаром 43(1) для приема жидкосолевой топливной композиции и передачи на переработку и, по меньшей мере, одним ядерно-безопасным резервуаром 43(2) для приема переработанной жидкосолевой топливной композиции и заполнения ею камеры 13 активной зоны, предназначена для дискретной переработки жидкосолевой топливной композиции с целью выделения из нее наработанного вторичного топлива и продуктов деления ядерного топлива, являющихся поглотителями нейтронов, нейтронными ядами. Производительность системы 28 зависит от дискретности переработки.A
Оборудование для охлаждения реактора жидкосолевым охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят теплообменник 32 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель» и циркуляционный насос 40 жидкосолевого охлаждающего теплоносителя, и оборудование контура циркуляции газообразного теплоносителя, в состав которого входят теплообменник 32 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель», газотурбогенератор 8 и компрессор 15, предназначены для отвода тепла от реактора и производства электроэнергии.Equipment for cooling the reactor with a liquid-salt cooling medium, which includes a heat-
Оборудование для охлаждения реактора жидкосолевым охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят теплообменник 33 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - пароводяной теплоноситель» и циркуляционный насос 40 солевого теплоносителя, и оборудование контура циркуляции пароводяного теплоносителя, в состав которого входят теплообменник 33 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - пароводяной теплоноситель», паротурбогенератор 19 и питательный насос 27, также предназначены для отвода тепла от реактора и производства электроэнергии.Equipment for cooling the reactor with a liquid-salt cooling medium, which includes a heat-
Оборудование для охлаждения реактора газообразным охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят газотурбогенератор 8 и компрессор 15, предназначено для осуществления третьего варианта отвода тепла от реактора и производства электроэнергии.Equipment for cooling the reactor with a gaseous cooling medium, which includes a
Оборудование для охлаждения реактора пароводяным охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят паротурбогенератор 19 и питательный насос 27, предназначено для осуществления четвертого варианта отвода тепла от реактора и производства электроэнергии.Equipment for cooling the reactor with a steam-water cooling coolant, which includes a
Перегородка 26, образующая центральную камеру 13 активной зоны и периферийную камеру 14 зоны воспроизводства ядерного топлива, предназначена для пространственного разделения процессов деления ядерного топлива и производства вторичного ядерного топлива. Опущенный до низа камеры 14 зоны воспроизводства трубопровод 38 и соединенный с ним патрубк 23 на корпусе 16 реактора предназначены для заполнения камеры 14 зоны воспроизводства жидкосолевой сырьевой композицией и опорожнения. Трубопровод 35, соединяющий находящийся внизу камеры 14 зоны воспроизводства диспергатор 10 с патрубком 21 на корпусе 16 реактора, предназначенным для соединения с оборудованием подачи гелия из системы 29 отвода и очистки газов, и, по меньшей мере, один ядерно-безопасный компенсатор 42 тепловых расширений жидкосолевой сырьевой композиции, соединенный с верхом камеры 14 зоны воспроизводства и оснащенный патрубком 25 для соединения с системой отвода и очистки газов, предназначены для удаления газообразных продуктов деления из камеры 14 зоны воспроизводства. Уровнемер 39(2) предназначен для контроля и измерения уровня сырьевой композиции. Кроме того, по меньшей мере, один ядерно-безопасный компенсатор 42 тепловых расширений жидкосолевой сырьевой композиции предназначен для исключения возможности образования газовых полостей наверху камеры 14 активной зоны и сохранения тем самым геометрии зоны воспроизводства неизменной при наклонах реактора.The
Система 28 переработки топлива, оснащенная оборудованием для переработки жидкосолевой сырьевой композиции, в состав которого входят, по меньшей мере, один ядерно-безопасный резервуар 44(1) для приема жидкосолевой сырьевой композиции, выдержки и передачи на переработку и, по меньшей мере, один ядерно-безопасный резервуар 44(2) для приема переработанной жидкосолевой сырьевой композиции и заполнения ею камеры 14 зоны воспроизводства, предназначена для дискретной переработки жидкосолевой сырьевой композиции с целью выделения из нее наработанного вторичного топлива и продуктов деления ядерного топлива, являющихся поглотителями нейтронов, нейтронными ядами. Производительность системы 28 зависит от дискретности переработки. Возможной является и непрерывная переработка топливосодержащих композиций, но она связана с уменьшением безопасности и усложнением технологической схемы по непрерывному отбору жидкосолевых топливосодержащих композиций из работающего реактора и их возврату в работающий реактор.A
Нижний 17 и верхний 2 торцевые и боковой 1 отражатели нейтронов предназначены для уменьшения утечки нейтронов из активной зоны. Стержни 31 регулирования мощности предназначены для управления реактивностью реактора.The lower 17 and upper 2 end and
Замерзающие клапаны 11(1)-11(4) предназначены для герметизации камеры 13 активной зоны и камеры 14 зоны воспроизводства. Запорные вентили 12(1)-12(4) предназначены для соединения с оборудованием системы 28 переработки топлива или заправочной станции.Freezing valves 11 (1) -11 (4) are designed to seal the
Патрубки, связывающие корпус 16 реактора с обеспечивающими работу системами, должны быть установлены на корпусе 16 выше уровня жидкосолевой топливной композиции в, по меньшей мере, одном компенсаторе 41 тепловых расширений топливной композиции и выше уровня жидкосолевой сырьевой композиции в, по меньшей мере, одном компенсаторе 42 тепловых расширений сырьевой композиции с той целью, чтобы в случае дефекта в каком-либо из патрубков топливная и сырьевая композиции не могли вытечь из камеры 13 активной зоны и камеры 14 зоны воспроизводства.Pipes connecting the
Жидкосолевой ядерный реактор в составе АЭС или транспортной установки работает следующим образом.A liquid salt nuclear reactor as part of a nuclear power plant or transport installation operates as follows.
Подают электропитание к электронагревателям корпуса 16, патрубков 22, 23, замерзающих клапанов 11(1)-11(4), запорных вентилей 12(1)-12(4), трубопроводов, связывающих реактор с системой 28 переработки топлива, ядерно-безопасных резервуаров 43(1) и 43(2), 44(1) и 44(2) и другого оборудования системы 28, циркуляционного насоса 40 жидкосолевого охлаждающего теплоносителя, теплообменника 32 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель», трубопроводов и другого оборудования, обеспечивающего циркуляцию жидкосолевого охлаждающего теплоносителя. Прогревают оборудование до необходимой температуры, превышающей температуру находящейся в нем жидкосолевой среды. Заполняют контур циркуляции жидкосолевого охлаждающего теплоносителя. Включают в работу циркуляционный насос 40 и прокачивают жидкосолевой охлаждающий теплоноситель через реактор. Из ядерно-безопасного резервуара 44(2) через запорный вентиль 12(4), замерзающий клапан 11(4) и патрубок 23 заполняют камеру 14 зоны воспроизводства жидкосолевой сырьевой композицией по показаниям уровнемера 39(2) в ядерно-безопасном компенсаторе 42 тепловых расширений жидкосолевой сырьевой композиции. Закрывают запорный вентиль 12(4), выключают электронагреватель замерзающего клапана 11(4), подводят к нему охлаждение и замораживают клапан. Из ядерно-безопасного резервуара 43(2) через запорный вентиль 12(2), замерзающий клапан 11(2) и патрубок 22 заполняют камеру 13 активной зоны жидкосолевой топливной композицией по показаниям уровнемера 39(1) в ядерно-безопасном компенсаторе 41 тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции. Закрывают запорный вентиль 12(2) и подают охлаждение на замерзающий клапан 11(2). Посредством стержней регулирования 31 выводят реактор на необходимый уровень мощности. Нижний 17 и верхний 2 торцевые и боковой 1 отражатели нейтронов будут уменьшать утечку нейтронов за пределы активной зоны 13, а стержни 30 замедлителя будут обеспечивать в ней тепловой спектр нейтронов. Реактор будет работать на тепловых нейтронах. В камере 13 активной зоны, в пространстве между стержнями 30 замедлителя и в просветах между стержнями 30 замедлителя и наружными поверхностями внешних 4 трубопроводов охлаждения установится процесс естественной циркуляции жидкосолевой топливной композиции. В камере 14 зоны воспроизводства, в пространстве между стержнями 30 замедлителя и в просветах между стержнями 30 замедлителя и наружными поверхностями внешних 4 трубопроводов охлаждения установится процесс естественной циркуляции жидкосолевой сырьевой композиции.Power is supplied to the electric heaters of the
Включают в работу компрессор 15 и прокачивают газообразный теплоноситель в контуре его циркуляции. Нагретый в активной зоне 13 и зоне воспроизводства 14 жидкосолевой охлаждающий теплоноситель будет передавать тепло в теплообменнике 32 газообразному теплоносителю. Газообразный теплоноситель будет затрачивать полученную энергию в газотурбогенераторе 8 на производство электроэнергии.Turn on the
При расположении теплообменника 32 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель» выше реактора в контуре циркуляции жидкосолевого охлаждающего теплоносителя установится процесс его естественной циркуляции. Естественная циркуляция жидкосолевого охлаждающего теплоносителя значительно уменьшит нагрузку на циркуляционный насос 40 и повысит безопасность реактора.When the
Для удаления из камеры 13 активной зоны и камеры 14 зоны воспроизводства газообразных продуктов деления через патрубки 20 и 21 и диспергаторы 9 и 10 подают в них гелий из системы 29 отвода и очистки газов. Газообразные продукты деления, вышедшие вместе с гелием в компенсационную камеру ядерно-безопасного компенсатора 41 тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции и в компенсационную камеру ядерно-безопасного компенсатора 42 тепловых расширений жидкосолевой сырьевой композиции, откачивают в оборудование системы 29, где их очищают от примесей и утилизируют.To remove from the
С целью переработки топливной композиции останавливают реактор, прекращают охлаждать замерзающие клапаны 11(1) и 11(2), прогревают их до температуры, превышающей температуру плавления топливной композиции, открывают запорный вентиль 12(1) и сливают топливную композицию из камеры 13 активной зоны в ядерно-безопасный резервуар 43(1) системы 28 переработки топлива. Закрывают запорный вентиль 12(1) и замораживают клапан 11(1). Открывают запорный вентиль 12(2) и заполняют камеру 13 активной зоны из ядерно-безопасного резервуара 43(2) имеющейся в нем ранее переработанной топливной композицией. Закрывают запорный вентиль 12(2) и замораживают клапан 11(2). Запускают реактор в работу и выводят его на необходимый уровень мощности. Топливную композицию, слитую в ядерно-безопасный резервуар 43(1), перерабатывают в оборудовании системы 28 и очищенную от осколков деления и наработанного вторичного топлива собирают в ядерно-безопасном резервуаре 43(2).In order to process the fuel composition, the reactor is stopped, the freezing valves 11 (1) and 11 (2) are stopped, heated to a temperature higher than the melting temperature of the fuel composition, the shut-off valve 12 (1) is opened, and the fuel composition is drained from the
С целью переработки сырьевой композиции останавливают реактор, прекращают охлаждать замерзающие клапаны 11(3) и 11(4), прогревают их до температуры, превышающей температуру плавления сырьевой композиции, открывают запорный вентиль 12(3) и сливают сырьевую композицию из камеры 14 зоны воспроизводства в ядерно-безопасный резервуар 44(1) системы 28 переработки топлива. Закрывают запорный вентиль 12(3) и замораживают клапан 11(3). Открывают запорный вентиль 12(4) и заполняют камеру 14 зоны воспроизводства из ядерно-безопасного резервуара 44(2) имеющейся в нем ранее переработанной сырьевой композицией. Закрывают запорный вентиль 12(4) и замораживают клапан 11(4). Запускают реактор в работу и выводят его на необходимый уровень мощности. Сырьевую композицию, слитую в ядерно-безопасный резервуар 44(1), перерабатывают в оборудовании системы 28 и очищенную от осколков деления и наработанного вторичного топлива собирают в ядерно-безопасном резервуаре 44(2).In order to process the raw material composition, stop the reactor, stop the freezing valves 11 (3) and 11 (4), stop heating them to a temperature higher than the melting temperature of the raw material composition, open the shut-off valve 12 (3) and drain the raw composition from the
Возможен другой вариант отвода тепла от реактора. Включают в работу питательный насос 27 и прокачивают пароводяной теплоноситель в контуре его циркуляции. Нагретый в активной зоне 13 и зоне воспроизводства 14 жидкосолевой охлаждающий теплоноситель передает тепло в теплообменнике 33 пароводяному теплоносителю. Пароводяной теплоноситель затрачивает полученную энергию в паротурбогенераторе 19 на производство электроэнергии.Another option is the heat removal from the reactor. The
При расположении теплообменника 33 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - пароводяной теплоноситель» выше реактора в контуре циркуляции жидкосолевого охлаждающего теплоносителя установится процесс его естественной циркуляции. Естественная циркуляция жидкосолевого охлаждающего теплоносителя значительно уменьшит нагрузку на циркуляционный насос 40 и повысит безопасность реактора.When the
Возможен третий вариант отвода тепла от реактора. Включают в работу компрессор 15 и прокачивают газообразный охлаждающий теплоноситель через реактор. Выводят реактор на необходимый уровень мощности. Нагретый в активной зоне и зоне воспроизводства газообразный охлаждающий теплоноситель будет затрачивать полученную энергию в газотурбогенераторе 8 на производство электроэнергии.A third option is the heat removal from the reactor. The
Возможен четвертый вариант отвода тепла от реактора. Включают в работу питательный насос 27 и прокачивают пароводяной теплоноситель через реактор. Выводят реактор на необходимый уровень мощности. Полученный в активной зоне и зоне воспроизводства перегретый пар будет затрачивать полученную энергию в паротурбогенераторе 19 на производство электроэнергии.A fourth variant of heat removal from the reactor is possible. The
При расположении паротурбогенератора 19 выше реактора в контуре циркуляции пароводяного теплоносителя установится процесс естественной циркуляции пароводяного теплоносителя. Естественная циркуляция пароводяного теплоносителя значительно уменьшит нагрузку на питательный насос 27 и повысит безопасность реактора.When the
Разработанный реактор является реактором с жидкими тепловыделяющими элементами, в которых не возникают напряженные состояния при изменениях температуры. Поэтому он может работать в режиме переменных нагрузок и, при этом в его конструкции не возникают напряжения, связанные с термоциклическими нагрузками. Температурный коэффициент реактивности этого реактора всегда отрицательный. Реактор обладает повышенными управляемостью и надежностью, так как топливная и сырьевая жидкосолевые композиции не выходят за пределы корпуса реактора при отводе от него тепла и все запаздывающие нейтроны остаются в активной зоне и зоне воспроизводства. Коэффициент воспроизводства вторичного топлива у разработанного теплового реактора больше единицы.The developed reactor is a reactor with liquid fuel elements in which stress states do not arise with temperature changes. Therefore, it can operate in the mode of variable loads and, at the same time, no stresses associated with thermocyclic loads occur in its design. The temperature coefficient of reactivity of this reactor is always negative. The reactor has improved controllability and reliability, since the fuel and raw liquid salt compositions do not go beyond the reactor vessel when heat is removed from it and all delayed neutrons remain in the active zone and reproduction zone. The reproduction rate of the secondary fuel of the developed thermal reactor is more than one.
При колебаниях волн или взлете и посадке возможны наклоны реактора, работающего в составе транспортной установки. На работу стационарного реактора, работающего в составе АЭС, могут оказывать влияние сейсмические колебания. При наклонах реактора, по меньшей мере, один ядерно-безопасный компенсатор 41 и, по меньшей мере, один ядерно-безопасный компенсатор 42 обеспечат неизменность геометрии активной зоны и зоны воспроизводства ядерного топлива.During wave oscillations or take-off and landing, inclinations of a reactor operating as part of a transport installation are possible. The operation of a stationary reactor operating in a nuclear power plant may be affected by seismic vibrations. When the reactor is tilted, at least one nuclear-
Пример конкретного исполнения жидкосолевого ядерного реактора. Для примера конкретного исполнения взят жидкосолевой ядерный реактор - конвертор на тепловых нейтронах с уран-ториевым топливным циклом, т.е. делящимся материалом является, например, уран-235, сырьевым материалом будет торий-232, а воспроизводимым ядерным топливом уран-233. Коэффициент воспроизводства реактора будет больше единицы. В качестве топливной солевой композиции может быть выбрана смесь фтористых солей, например 71,7727LiF-16,0BeF2-12,0ThF4-0,228UF4. В качестве жидкосолевого охлаждающего теплоносителя может быть выбрана эвтектическая смесь 92,0NaBF4-8,0NaF, которая имеет более низкую температуру плавления. Состав жидкосолевой сырьевой композиции может быть определен расчетом и экспериментально. В качестве основного конструкционного материала может быть выбран сплав хастеллой-Н или отечественный сплав с аналогичными свойствами. Молярный состав сплава хастеллой-Н, %: Ni 66,0; Мо 17,0; Cr 7,0; Fe 5,0.An example of a specific embodiment of a liquid salt nuclear reactor. For an example of a specific implementation, a liquid-salt nuclear reactor is taken - a thermal neutron converter with a uranium-thorium fuel cycle, i.e. fissile material is, for example, uranium-235, the raw material will be thorium-232, and reproducible nuclear fuel is uranium-233. The reproduction coefficient of the reactor will be more than one. As the fuel salt composition, a mixture of fluoride salts, for example 71.772 7 LiF-16.0 BeF 2 -12.0ThF 4 -0.228UF 4, can be selected. As a liquid-salt coolant, a eutectic mixture of 92.0NaBF 4 -8.0NaF, which has a lower melting point, can be selected. The composition of the liquid salt raw material composition can be determined by calculation and experimentally. As the main structural material, a Hastelloy-N alloy or a domestic alloy with similar properties can be selected. The molar composition of the Hastelloy-N alloy,%: Ni 66.0; Mo 17.0; Cr 7.0; Fe 5.0.
Получен технический результат изобретения, разработан безопасный жидкосолевой ядерный реактор на тепловых нейтронах, с надежным корпусом и простой и надежной системой отвода тепла без выхода жидкосолевой топливной композиции и жидкосолевой сырьевой композиции из корпуса реактора.The technical result of the invention is obtained, a safe liquid-salt thermal neutron nuclear reactor is developed with a reliable body and a simple and reliable heat removal system without leaving the liquid-salt fuel composition and the liquid-salt raw material composition from the reactor vessel.
Аналогичную конструкцию может иметь реактор с жидкометаллическим топливом на тепловых нейтронах с надежным корпусом и простой и надежной системой отвода тепла без выхода жидкометаллической топливной композиции и жидкометаллической сырьевой композиции из корпуса реактора.A similar design can have a thermal neutron liquid metal fuel reactor with a reliable body and a simple and reliable heat removal system without leaving the liquid metal fuel composition and the liquid metal raw material composition from the reactor vessel.
Известен быстрый охлаждаемый натрием реактор БН-600 (Усынин Г.Б., Кусмарцев Е.В., «Реакторы на быстрых нейтронах», Издательство «Энергоатомиздат», Москва, 1985). Активная зона реактора БН-600 набрана из шестигранных кассет, состоящих из стержневых тепловыделяющих элементов (твэл).Known fast sodium-cooled reactor BN-600 (Usynin GB, Kusmartsev EV, "Fast neutron reactors", Publishing house "Energoatomizdat", Moscow, 1985). The active zone of the BN-600 reactor is composed of hexagonal cassettes consisting of rod fuel elements (fuel elements).
К основным недостаткам известного устройства относятся:The main disadvantages of the known device include:
- сложность конструкции стержневых твэлов;- the complexity of the design of the rod fuel rods;
- невозможность удаления из стержневых твэлов газообразных продуктов деления. По этой причине в каждом твэле к концу кампании избыточное давление газообразных продуктов деления по расчетам повышается до 4 МПа;- the inability to remove from the fuel rods gaseous fission products. For this reason, by the end of the campaign, in each fuel rod, the excess pressure of gaseous fission products is calculated to increase to 4 MPa;
- чрезмерная ненужная сложность конструкции реактора БН-600. Рядом с активной зоной реактора погружены в расплавленный активированный натрий и по этой причине являющиеся неремонтопригодными три циркуляционных насоса и шесть теплообменников «натрий - натрий». К работе активной зоны это оборудование не имеет никакого отношения;- excessive unnecessary complexity of the design of the reactor BN-600. Near the reactor core, three circulating pumps and six “sodium-sodium” heat exchangers that are not repairable are immersed in molten activated sodium. This equipment has nothing to do with the core operation;
- низкая надежность тепловой схемы. На АЭС с реактором БН-600 существует постоянная угроза опасного контакта расплавленного натрия второго контура с водой.- low reliability of the thermal circuit. At nuclear power plants with a BN-600 reactor, there is a constant threat of dangerous contact of molten sodium of the second circuit with water.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному жидкосолевому ядерному реактору (варианты) является жидкосолевой реактор - размножитель на тепловых нейтронах (MSBR-1000) (Блинкин В.Л., Новиков В.М. «Жидкосолевые ядерные реакторы», М.: Атомиздат, 1978).The closest in technical essence to the claimed liquid salt nuclear reactor (options) is a liquid salt thermal neutron multiplier reactor (MSBR-1000) (Blinkin V.L., Novikov V.M. "Liquid salt nuclear reactors", M .: Atomizdat, 1978 )
Известное устройство является реактором с трехконтурной системой отвода тепла. Топливная жидкосолевая композиция циркулирует через корпус реактора в первом контуре. Генерируемое тепло передается от жидкосолевой топливной композиции в теплообменнике жидкосолевому охлаждающему теплоносителю второго контура. Жидкосолевой охлаждающий теплоноситель отдает тепло в парогенераторе. Тепловая энергия полученного перегретого пара преобразуется в паротурбогенераторе в электрическую энергию.The known device is a reactor with a three-circuit heat removal system. The fuel liquid salt composition circulates through the reactor vessel in the primary circuit. The generated heat is transferred from the liquid salt fuel composition in the heat exchanger to the secondary salt liquid cooling coolant. The liquid salt coolant transfers heat to the steam generator. The thermal energy of the resulting superheated steam is converted into electric energy in a steam turbine generator.
Реактор оснащен оборудованием системы регулирования мощности реактора, системы отвода и очистки газов.The reactor is equipped with equipment for a reactor power control system, a gas removal and purification system.
К основным недостаткам MSBR относятся:The main disadvantages of MSBR include:
- большое количество топлива находится вне корпуса реактора, в трубопроводах и другом оборудовании контура циркуляции жидкосолевой топливной композиции;- a large amount of fuel is located outside the reactor vessel, in pipelines and other equipment of the circulation circuit of the liquid salt fuel composition;
- сложность конструкции системы отвода тепла от реактора;- the complexity of the design of the heat removal system from the reactor;
- жидкосолевая топливная композиция подается в корпус реактора снизу. При возникновении дефекта в сварном шве, соединяющем входной патрубок с корпусом реактора, жидкосолевая топливная композиция может вытечь из корпуса реактора;- liquid salt fuel composition is supplied to the reactor vessel from below. If a defect occurs in the weld connecting the inlet to the reactor vessel, the liquid-salt fuel composition may leak out of the reactor vessel;
- при циркуляции топлива через реактор часть запаздывающих нейтронов покидает активную зону с потоком топлива, поэтому реактивность реактора с циркулирующим топливом меньше реактивности реактора с топливом, не выходящим из корпуса.- when the fuel is circulated through the reactor, a part of the delayed neutrons leaves the active zone with the fuel flow, therefore, the reactivity of the reactor with circulating fuel is less than the reactivity of the reactor with fuel not leaving the casing.
Технический результат изобретения состоит в разработке безопасного жидкосолевого реактора на быстрых нейтронах, оснащенного оборудованием переработки топлива с надежным корпусом, простой и надежной системой отвода тепла, который можно будет эксплуатировать в составе АЭС и транспортной энергетической установки.The technical result of the invention is to develop a safe liquid salt fast neutron reactor equipped with fuel processing equipment with a reliable body, a simple and reliable heat removal system that can be operated as part of a nuclear power plant and a transport power plant.
Для достижения технического результата в жидкосолевом ядерном реакторе, оснащенном оборудованием для отвода тепла, производства электроэнергии, системы регулирования мощности реактора, системы отвода и очистки газов и системы переработки топлива, корпус которого оснащен, по меньшей мере, одним входным и одним выходным патрубками охлаждающего теплоносителя и содержит камеру активной зоны, предлагается:To achieve a technical result in a liquid salt nuclear reactor equipped with equipment for heat removal, power generation, a reactor power control system, a gas removal and purification system, and a fuel processing system, the casing of which is equipped with at least one inlet and one outlet nozzles of a cooling coolant and contains a core camera, it is proposed:
- над камерой активной зоны установить нижнюю и верхнюю трубные решетки с совпадающими отверстиями под трубопроводы охлаждающего теплоносителя, уплотненные в отверстиях трубных решеток и опущенные в камеру активной зоны парами «труба в трубе», внутренний трубопровод установлен с просветом для прохода охлаждающего теплоносителя во внешнем, заглушенном внизу трубопроводе;- install the lower and upper tube sheets above the active zone chamber with matching holes for cooling coolant pipelines, sealed in the holes of the tube sheets and lowered into the core chamber by “pipe in pipe” pairs, the inner pipe is installed with a clearance for the passage of coolant in an external, muffled down the pipeline;
- реактор снабдить опущенным до низа камеры активной зоны трубопроводом, соединенным с патрубком на корпусе реактора, предназначенным для соединения с оборудованием заполнения камеры активной зоны жидкосолевой топливной композицией и опорожнения;- the reactor is equipped with a pipe, lowered to the bottom of the core of the core, connected to a pipe on the reactor vessel, designed to be connected to the filling equipment of the core of the core with a liquid salt fuel composition and emptying;
- реактор снабдить трубопроводом, соединяющим находящийся внизу камеры активной зоны диспергатор с патрубком на корпусе реактора, предназначенным для соединения с оборудованием подачи гелия из системы отвода и очистки газов, и, по меньшей мере, одним ядерно-безопасным компенсатором тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции, соединенным с верхом камеры активной зоны и оснащенным патрубком для соединения с системой отвода и очистки газов и уровнемером.- to provide the reactor with a pipeline connecting the dispersant located at the bottom of the active chamber with a nozzle on the reactor vessel designed to be connected to helium supply equipment from the gas removal and purification system, and at least one nuclear-safe compensator for thermal expansions of the liquid-salt fuel composition, connected with the top of the core of the core and equipped with a pipe for connecting to a gas removal and purification system and a level gauge.
В частных случаях исполнения жидкосолевого ядерного реактора предлагается:In special cases, the execution of a liquid salt nuclear reactor is proposed:
- на парах трубопроводов охлаждающего теплоносителя установить коаксиально и с просветом трубопроводы, имеющие вверху и внизу отверстия для естественной циркуляции охлаждаемой жидкосолевой топливосодержащей композиции;- on the pairs of pipelines of the cooling coolant to establish coaxially and with a clearance pipelines having above and below the holes for the natural circulation of the cooled liquid salt fuel-containing composition;
- в камере активной зоны выделить внешнюю кольцевую область, в которой пары трубопроводов охлаждающего теплоносителя установить с большим шагом;- in the chamber of the active zone, select the outer annular region in which pairs of pipelines of the cooling coolant to install with a large step;
- систему переработки топлива оснастить, по меньшей мере, одним ядерно-безопасным резервуаром для приема жидкосолевой топливной композиции и передачи на переработку и, по меньшей мере, одним ядерно-безопасным резервуаром для приема переработанной жидкосолевой топливной композиции и заполнения ею камеры активной зоны;- to equip the fuel processing system with at least one nuclear-safe tank for receiving a liquid-salt fuel composition and transferring it for processing and at least one nuclear-safe tank for receiving a processed liquid-salt fuel composition and filling it with an active zone chamber;
- реактор оснастить оборудованием для охлаждения реактора жидкосолевым охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят теплообменник «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель» и циркуляционный насос жидкосолевого охлаждающего теплоносителя, и оборудованием контура циркуляции газообразного теплоносителя, в состав которого входят теплообменник «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель», газотурбогенератор и компрессор;- to equip the reactor with equipment for cooling the reactor with a liquid-salt cooling medium, which includes a heat-exchange liquid-salt cooling medium - gaseous medium, and a circulation pump for the liquid-medium cooling medium, and equipment for the circulation circuit of the gaseous medium, which includes the liquid-medium cooling medium - ”, Gas turbine generator and compressor;
- реактор оснастить оборудованием для охлаждения реактора жидкосолевым охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят теплообменник «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - пароводяной теплоноситель» и циркуляционный насос жидкосолевого охлаждающего теплоносителя, и оборудованием контура циркуляции пароводяного теплоносителя, в состав которого входят теплообменник «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - пароводяной теплоноситель», паротурбогенератор и питательный насос;- to equip the reactor with equipment for cooling the reactor with a liquid-salt cooling medium, which includes the heat-exchanger "liquid salt cooling medium - steam-water medium" and a circulation pump for the liquid-salt medium, and equipment for the circulation circuit of the steam-water medium, which includes the heat-exchange medium, heat-medium ”, Steam turbine generator and feed pump;
- реактор оснастить оборудованием для охлаждения реактора газообразным охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят газотурбогенератор и компрессор;- to equip the reactor with equipment for cooling the reactor with a gaseous cooling medium, which includes a gas turbine generator and a compressor;
- реактор оснастить перегородкой, образующей центральную камеру активной зоны и периферийную камеру зоны воспроизводства ядерного топлива, снабдить опущенным до низа камеры зоны воспроизводства трубопроводом, соединенным с патрубком на корпусе реактора, предназначенным для соединения с оборудованием заполнения камеры зоны воспроизводства жидкосолевой сырьевой композицией и опорожнения, трубопроводом, соединяющим находящийся внизу камеры зоны воспроизводства диспергатор с патрубком на корпусе реактора, предназначенным для соединения с оборудованием подачи гелия из системы отвода и очистки газов, и, по меньшей мере, одним ядерно-безопасным компенсатором тепловых расширений жидкосолевой сырьевой композиции, соединенным с верхом камеры зоны воспроизводства и оснащенным патрубком для соединения с системой отвода и очистки газов и уровнемером;- equip the reactor with a partition that forms the central chamber of the active zone and the peripheral chamber of the nuclear fuel reproduction zone, provide a pipe connected to the nozzle on the reactor vessel, lowered to the bottom of the chamber of the reproduction zone, for connecting to the filling equipment of the chamber of the reproduction zone with a liquid-salt raw material composition and emptying, a pipeline connecting the dispersant located at the bottom of the chamber of the reproduction zone with the nozzle on the reactor vessel, designed to connect Nia equipment supply of helium gas collection and treatment system, and at least one compensator safe nuclear thermal expansions Molten salt feedstock composition, coupled with horse blanket and fitted with a nozzle chamber for connecting to the gas discharge system and purification by level;
- систему переработки топлива оснастить оборудованием для переработки жидкосолевой сырьевой композиции, в состав которого входят, по меньшей мере, один ядерно-безопасный резервуар для приема жидкосолевой сырьевой композиции и передачи на переработку и, по меньшей мере, один ядерно-безопасный резервуар для приема переработанной жидкосолевой сырьевой композиции и заполнения ею камеры зоны воспроизводства.- equip the fuel processing system with equipment for processing a liquid salt raw material composition, which includes at least one nuclear-safe tank for receiving a liquid salt raw composition and transferring it for processing and at least one nuclear-safe tank for receiving a processed liquid salt raw composition and filling it with the camera reproduction zone.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.2, 4-9 представлена возможная конструкция жидкосолевого ядерного реактора на быстрых нейтронах, оснащенного оборудованием системы переработки топлива.The invention is illustrated by drawings, where figure 2, 4-9 presents a possible design of a liquid salt nuclear fast neutron reactor equipped with fuel processing system equipment.
На фиг.2, 4-9 приняты следующие обозначения:In figure 2, 4-9 adopted the following notation:
1 - боковой отражатель нейтронов, 2 - верхний торцевой отражатель нейтронов, 3 - верхняя трубная решетка, 4 - внешний трубопровод охлаждающего теплоносителя, 5 - внутренний трубопровод охлаждающего теплоносителя, 6 - входной патрубок охлаждающего теплоносителя, 7 - выходной патрубок охлаждающего теплоносителя, 8 - газотурбогенератор, 9 - диспергатор, находящийся внизу камеры активной зоны, 10 - диспергатор, находящийся внизу камеры зоны воспроизводства, 11(1)-11(4) - замерзающие клапаны, 12(1)-12(4) - запорные вентили, 13 - камера активной зоны, 14 - камера зоны воспроизводства ядерного топлива, 15 - компрессор, 16 - корпус реактора, 17 - нижний торцевой отражатель нейтронов, 18 - нижняя трубная решетка, 19 - паротурбогенератор, 20 - патрубок диспергатора, находящегося внизу камеры активной зоны, 21 - патрубок диспергатора, находящегося внизу камеры зоны воспроизводства, 22 - патрубок заполнения - опорожнения камеры активной зоны, 23 - патрубок заполнения - опорожнения камеры зоны воспроизводства, 24 - патрубок компенсатора тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции, 25 - патрубок компенсатора тепловых расширений жидкосолевой сырьевой композиции, 26 - перегородка, 27 - питательный насос, 28 - система переработки топлива, 29 - система отвода и очистки газов, 31 - стержень регулирования мощности реактора, 32 - теплообменник «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель», 33 - теплообменник «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - пароводяной теплоноситель», 34 - трубопровод диспергатора, находящегося внизу камеры активной зоны, 35 - трубопровод диспергатора, находящегося внизу камеры зоны воспроизводства, 36 - трубопровод для естественной циркуляции охлаждаемой жидкосолевой топливосодержащей композиции, 37 - трубопровод заполнения -опорожнения камеры активной зоны, 38 - трубопровод заполнения - опорожнения камеры зоны воспроизводства, 39(1)-39(2) - уровнемеры, 40 - циркуляционный насос жидкосолевого охлаждающего теплоносителя, 41 - ядерно-безопасный компенсатор тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции, 42 - ядерно-безопасный компенсатор тепловых расширений жидкосолевой сырьевой композиции, 43(1)-43(2) - ядерно-безопасные резервуары жидкосолевой топливной композиции, 44(1)-44(2) - ядерно-безопасные резервуары жидкосолевой сырьевой композиции.1 - lateral neutron reflector, 2 - upper end neutron reflector, 3 - upper tube sheet, 4 - external coolant pipe, 5 - internal coolant pipe, 6 - inlet pipe for coolant, 7 - outlet pipe for coolant, 8 - gas turbine generator 9 - dispersant located at the bottom of the chamber of the active zone, 10 - dispersant at the bottom of the chamber of the reproduction zone, 11 (1) -11 (4) - freezing valves, 12 (1) -12 (4) - shut-off valves, 13 - chamber core, 14 - zone camera in nuclear fuel production, 15 - compressor, 16 - reactor vessel, 17 - lower end neutron reflector, 18 - lower tube sheet, 19 - steam turbine generator, 20 - dispersant nozzle located at the bottom of the core chamber, 21 - dispersant nozzle located at the bottom of the zone chamber reproduction, 22 - filling nozzle - emptying the chamber of the active zone, 23 - filling nozzle - emptying the chamber of the reproduction zone, 24 - nozzle of the expansion joint for thermal expansion of the liquid-salt fuel composition, 25 - nozzle of the compensator for thermal extensions of the liquid-salt raw material composition, 26 — a baffle, 27 — a feed pump, 28 — a fuel processing system, 29 — a gas removal and purification system, 31 — a reactor power control rod, 32 — a “liquid-salt cooling medium – gaseous medium” heat exchanger, 33 —a heat exchanger “Liquid-salt cooling medium - steam-water medium”, 34 — dispersant pipe located at the bottom of the core chamber, 35 — dispersant pipe located at the bottom of the reproduction zone chamber, 36 — pipeline for e circulation of the cooled liquid-salt fuel-containing composition, 37 - filling pipeline — emptying the core chamber, 38 — filling pipeline — emptying the chamber of the reproduction zone, 39 (1) -39 (2) - level gauges, 40 - circulation pump of the liquid salt cooling coolant, 41 - nuclear -safe compensator for thermal expansions of liquid-salt fuel composition, 42 - nuclear-safe compensator for thermal expansions of liquid-salt raw material composition, 43 (1) -43 (2) - nuclear-safe tanks for liquid-salt fuel com ozitsii, 44 (1) -44 (2) - nuclear safe tanks Molten salt feedstock composition.
В состав жидкосолевого ядерного реактора на быстрых нейтронах, входят:The composition of a liquid-salt fast neutron reactor includes:
Оборудование для отвода тепла, производства электроэнергии, системы регулирования мощности реактора, системы 29 отвода и очистки газов и системы 28 переработки топлива. Корпус 16 реактора, оснащенный, по меньшей мере, одним входным 6 и одним выходным 7 патрубками охлаждающего теплоносителя и содержащий камеру 13 активной зоны. Установленные над камерой 13 активной зоны нижняя 18 и верхняя 3 трубные решетки с совпадающими отверстиями под трубопроводы охлаждающего теплоносителя, уплотненные в отверстиях трубных решеток и опущенные в камеру 13 активной зоны парами «труба в трубе», внутренний 5 трубопровод установлен с просветом для прохода охлаждающего теплоносителя во внешнем 4, заглушенном внизу трубопроводе. Опущенный до низа камеры 13 активной зоны трубопровод 37, соединенный с патрубком 22 на корпусе 16 реактора, предназначенным для соединения с оборудованием заполнения камеры активной зоны жидкосолевой топливной композицией и опорожнения. Трубопровод 34, соединяющий находящийся внизу камеры 13 активной зоны диспергатор 9 с патрубком 20 на корпусе 16 реактора, предназначенным для соединения с оборудованием подачи гелия из системы 29 отвода и очистки газов. По меньшей мере, один ядерно-безопасный компенсатор 41 тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции, соединенный с верхом камеры 13 активной зоны и снабженный патрубком 24 для соединения с системой 29 отвода и очистки газов и уровнемером 39(1).Equipment for heat removal, power generation, reactor power control system, gas removal and
Кроме того, в состав жидкосолевого ядерного реактора входят не показанные на чертежах все электронагреватели и теплоизоляция корпуса 16 и другого оборудования.In addition, the composition of the liquid-salt nuclear reactor includes not shown in the drawings all electric heaters and thermal insulation of the
В частных случаях исполнения жидкосолевого ядерного реактора в его состав могут входить:In special cases, the execution of a liquid-salt nuclear reactor may include:
Установленные коаксиально и с просветом на парах трубопроводов охлаждающего теплоносителя трубопроводы 36, имеющие вверху и внизу отверстия для естественной циркуляции охлаждаемой жидкосолевой топливосодержащей композиции. Камера 13 активной зоны с выделенной внешней кольцевой областью, в которой пары трубопроводов охлаждающего теплоносителя установлены с большим шагом. Система 28 переработки топлива оснащенная, по меньшей мере, одним ядерно-безопасным резервуаром 43(1) для приема жидкосолевой топливной композиции и передачи на переработку и, по меньшей мере, одним ядерно-безопасным резервуаром 43(2) для приема переработанной жидкосолевой топливной композиции и заполнения ею камеры 13 активной зоны. Оборудование для охлаждения реактора жидкосолевым охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят теплообменник 32 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель» и циркуляционный насос 40 жидкосолевого охлаждающего теплоносителя, и оборудование контура циркуляции газообразного теплоносителя, в состав которого входят теплообменник 32 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель», газотурбогенератор 8 и компрессор 15. Оборудование для охлаждения реактора жидкосолевым охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят теплообменник 33 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - пароводяной теплоноситель» и циркуляционный насос 40 жидкосолевого охлаждающего теплоносителя, и оборудование контура циркуляции пароводяного теплоносителя, в состав которого входят теплообменник 33 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - пароводяной теплоноситель», паротурбогенератор 19 и питательный насос 27. Оборудование для охлаждения реактора газообразным охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят газотурбогенератор 8 и компрессор 15. Перегородка 26, образующая центральную камеру 13 активной зоны и периферийную камеру 14 зоны воспроизводства ядерного топлива. Опущенный до низа камеры 14 зоны воспроизводства трубопровод 38, соединенный с патрубком 23 на корпусе 16 реактора, предназначенным для соединения с оборудованием заполнения камеры 14 зоны воспроизводства жидкосолевой сырьевой композицией и опорожнения. Трубопровод 35, соединяющий находящийся внизу камеры 14 зоны воспроизводства диспергатор 10 с патрубком 21 на корпусе 16 реактора, предназначенным для соединения с оборудованием подачи гелия из системы 29 отвода и очистки газов, и, по меньшей мере, один ядерно-безопасный компенсатор 42 тепловых расширений жидкосолевой сырьевой композиции, соединенный с верхом камеры 14 зоны воспроизводства и оснащенный патрубком 25 для соединения с системой отвода и очистки газов и уровнемером 39(2). Система 28 переработки топлива, оснащенная оборудованием для переработки жидкосолевой сырьевой композиции, в состав которого входят, по меньшей мере, один ядерно-безопасный резервуар 44(1) для приема жидкосолевой сырьевой композиции и передачи на переработку и, по меньшей мере, один ядерно-безопасный резервуар 44(2) для приема переработанной жидкосолевой сырьевой композиции и заполнения ею камеры 14 зоны воспроизводства.Installed coaxially and with a clearance on the pairs of pipelines of the cooling fluid,
Кроме того, в состав жидкосолевого реактора могут входить: Нижний 17 и верхний 2 торцевые и боковой 1 отражатели нейтронов. Стержни 31 регулирования мощности реактора. Замерзающие клапаны 11(1)-11(4). Запорные вентили 12(1)-12(4).In addition, the composition of the liquid salt reactor may include:
Оборудование для отвода тепла и производства электроэнергии предназначено для использования вырабатываемой в реакторе тепловой энергии. Оборудование системы регулирования мощности реактора предназначено для управления его реактивностью. Оборудование системы 29 отвода и очистки газов предназначено для сбора газообразных продуктов деления посредством барботирования гелием жидкосолевой топливной композиции, очистки их от примесей и утилизации. Для барботирования может быть использован какой-либо другой инертный газ. Корпус 16 реактора, оснащенный, по меньшей мере, одним входным 6 и одним выходным 7 патрубками охлаждающего теплоносителя, предназначен для размещения камеры 13 активной зоны с находящимися в ней внутренними 5 и внешними 4 трубопроводами охлаждающего теплоносителя и трубопроводами 36. Направление входа охлаждающего теплоносителя в корпус 16 реактора и выхода из корпуса 16 реактора можно изменить, поменяв местами входной 6 и выходной 7 патрубки. Установленные над камерой 13 активной зоны нижняя 18 и верхняя 3 трубные решетки с совпадающими отверстиями под трубопроводы охлаждающего теплоносителя, уплотненные по трубным решеткам и опущенные в камеру 13 активной зоны парами «труба в трубе», внутренний 5 трубопровод установлен с просветом для прохода охлаждающего теплоносителя во внешнем 4, заглушенном внизу трубопроводе, предназначены для необходимого распределения охлаждающего теплоносителя по поперечному сечению реактора. Патрубок 22 на корпусе 16 реактора и соединенный с ним опущенный до низа камеры 13 активной зоны трубопровод 37 предназначены для соединения с оборудованием заполнения камеры 13 активной зоны жидкосолевой топливной композицией и опорожнения. Трубопровод 34, соединяющий находящийся внизу камеры 13 активной зоны диспергатор 9 с патрубком 20 на корпусе 16 реактора, предназначенным для соединения с оборудованием подачи гелия из системы 29 отвода и очистки газов, и, по меньшей мере, один, ядерно-безопасный компенсатор 41 тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции, соединенный с верхом камеры 13 активной зоны и снабженный патрубком 24 для соединения с системой 29 отвода и очистки газов и уровнемером 39(1), предназначены для удаления из камеры 13 активной зоны газообразных продуктов деления ядерного топлива. Уровнемер 39(1) предназначен для контроля и измерения уровня топливной композиции. Кроме того, по меньшей мере, один ядерно-безопасный компенсатор 41 тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции, соединенный с верхом камеры 13 активной зоны. предназначен для исключения возможности образования газовых полостей наверху камеры 13 активной зоны и сохранения тем самым геометрии активной зоны неизменной при наклонах реактора.The equipment for heat removal and power generation is designed to use the heat generated in the reactor. The equipment of the reactor power control system is designed to control its reactivity. The equipment of the gas removal and
Не показанные на чертежах электронагреватели и теплоизоляция предназначены для нагревания корпуса 16 и другого оборудования до температур, превышающих температуры плавления жидкосолевых композиций и уменьшения потерь тепла.Not shown in the drawings, electric heaters and thermal insulation are designed to heat the
Трубопроводы 36, установленные коаксиально и с просветом на парах трубопроводов охлаждающего теплоносителя и имеющие вверху и внизу отверстия, предназначены для обеспечения естественной циркуляции охлаждаемой жидкосолевой топливосодержащей композиции в реакторе.
Внешняя кольцевая область в камере 13 активной зоны, в которой пары трубопроводов охлаждающего теплоносителя установлены с большим шагом, предназначена для формирования зоны воспроизводства вторичного топлива за счет увеличения в ней объемной доли жидкосолевой топливной композиции. В выделенной таким образом области будет интенсивнее протекать реакция воспроизводства вторичного ядерного топлива.The outer annular region in the
Система 28 переработки топлива, оснащенная, по меньшей мере, одним ядерно-безопасным резервуаром 43(1) для приема жидкосолевой топливной композиции и передачи на переработку и, по меньшей мере, одним ядерно-безопасным резервуаром 43(2) для приема переработанной жидкосолевой топливной композиции и заполнения ею камеры 13 активной зоны, предназначена для дискретной переработки жидкосолевой топливной композиции с целью выделения из нее наработанного вторичного топлива и продуктов деления ядерного топлива, являющихся поглотителями нейтронов, нейтронными ядами. Производительность системы 28 будет зависеть от дискретности переработки.A
Оборудование для охлаждения реактора жидкосолевым охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят теплообменник 32 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель» и циркуляционный насос 40 жидкосолевого охлаждающего теплоносителя, и оборудование контура циркуляции газообразного теплоносителя, в состав которого входят теплообменник 32 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель», газотурбогенератор 8 и компрессор 15, предназначены для отвода тепла от реактора и производства электроэнергии.Equipment for cooling the reactor with a liquid-salt cooling medium, which includes a heat-
Оборудование для охлаждения реактора жидкосолевым охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят теплообменник 33 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - пароводяной теплоноситель» и циркуляционный насос 40 солевого теплоносителя, и оборудование контура циркуляции пароводяного теплоносителя, в состав которого входят теплообменник 33 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - пароводяной теплоноситель», паротурбогенератор 19 и питательный насос 27, также предназначены для отвода тепла от реактора и производства электроэнергии.Equipment for cooling the reactor with a liquid-salt cooling medium, which includes a heat-
Оборудование для охлаждения реактора газообразным охлаждающим теплоносителем, в состав которого входят газотурбогенератор 8 и компрессор 15, предназначено для осуществления третьего варианта отвода тепла от реактора и производства электроэнергии.Equipment for cooling the reactor with a gaseous cooling medium, which includes a
Перегородка 26, образующая центральную камеру 13 активной зоны и периферийную камеру 14 зоны воспроизводства ядерного топлива, предназначена для пространственного разделения процессов деления ядерного топлива и производства вторичного ядерного топлива. Опущенный до низа камеры 14 зоны воспроизводства трубопровод 38 и соединенный с ним патрубок 23 на корпусе 16 реактора предназначены для заполнения камеры 14 зоны воспроизводства жидкосолевой сырьевой композицией и опорожнения. Трубопровод 35, соединяющий находящийся внизу камеры 14 зоны воспроизводства диспергатор 10 с патрубком 21 на корпусе 16 реактора, предназначенным для соединения с оборудованием подачи гелия из системы 29 отвода и очистки газов, и, по меньшей мере, один ядерно-безопасный компенсатор 42 тепловых расширений жидкосолевой сырьевой композиции, соединенный с верхом камеры 14 зоны воспроизводства и оснащенный патрубком 25 для соединения с системой отвода и очистки газов, предназначены для удаления газообразных продуктов деления из камеры 14 зоны воспроизводства. Уровнемер 39(2) предназначен для контроля и измерения уровня сырьевой композиции. Кроме того, по меньшей мере, один ядерно-безопасный компенсатор 42 тепловых расширений жидкосолевой сырьевой композиции предназначен для исключения возможности образования газовых полостей наверху камеры 14 активной зоны и сохранения тем самым геометрии зоны воспроизводства неизменной при наклонах реактора.The
Система 28 переработки топлива, оснащенная оборудованием для переработки жидкосолевой сырьевой композиции, в состав которого входят, по меньшей мере, один ядерно-безопасный резервуар 44(1) для приема жидкосолевой сырьевой композиции, выдержки и передачи на переработку и, по меньшей мере, один ядерно-безопасный резервуар 44(2) для приема переработанной жидкосолевой сырьевой композиции и заполнения ею камеры 14 зоны воспроизводства, предназначена для дискретной переработки жидкосолевой сырьевой композиции с целью выделения из нее наработанного вторичного топлива и продуктов деления ядерного топлива, являющихся поглотителями нейтронов, нейтронными ядами. Производительность системы 28 будет зависеть от дискретности переработки. Возможной является и непрерывная переработка топливосодержащих композиций, но она связана с уменьшением безопасности и усложнением технологической схемы по непрерывному отбору жидкосолевых топливосодержащих композиций из работающего реактора и их возврату в работающий реактор.A
Нижний 17 и верхний 2 торцевые и боковой 1 отражатели нейтронов предназначены для уменьшения утечки нейтронов из активной зоны. Стержни 31 регулирования мощности предназначены для управления реактивностью реактора.The lower 17 and upper 2 end and
Замерзающие клапаны 11(1)-11(4) предназначены для герметизации камеры 13 активной зоны и камеры 14 зоны воспроизводства. Запорные вентили 12(1)-12(4) предназначены для соединения с оборудованием системы 28 переработки топлива или заправочной станции.Freezing valves 11 (1) -11 (4) are designed to seal the
Патрубки, связывающие корпус 16 реактора с обеспечивающими работу системами, должны быть установлены на корпусе 16 выше уровня жидкосолевой топливной композиции в, по меньшей мере, одном компенсаторе 41 тепловых расширений топливной композиции и выше уровня жидкосолевой сырьевой композиции в, по меньшей мере, одном компенсаторе 42 тепловых расширений сырьевой композиции с той целью, чтобы в случае дефекта в каком-либо из патрубков топливная и сырьевая композиции не могли вытечь из камеры 13 активной зоны и камеры 14 зоны воспроизводства.Pipes connecting the
Жидкосолевой ядерный реактор на быстрых нейтронах в составе АЭС или транспортной установки работает следующим образом.A liquid salt fast-neutron reactor in a nuclear power plant or transport installation operates as follows.
Подают электропитание к электронагревателям корпуса 16, патрубков 22, 23, замерзающих клапанов 11(1)-11(4), запорных вентилей 12(1)-12(4), трубопроводов, связывающих реактор с системой 28 переработки топлива, ядерно-безопасных резервуаров 43(1) и 43(2), 44(1) и 44(2) и другого оборудования системы 28, циркуляционного насоса 40 жидкосолевого охлаждающего теплоносителя, теплообменника 32 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель», трубопроводов и другого оборудования, обеспечивающего циркуляцию жидкосолевого охлаждающего теплоносителя. Прогревают оборудование до необходимой температуры, превышающей температуру находящейся в нем жидкосолевой среды. Заполняют контур циркуляции жидкосолевого охлаждающего теплоносителя. Включают в работу циркуляционный насос 40 и прокачивают жидкосолевой охлаждающий теплоноситель через реактор. Из ядерно-безопасного резервуара 44(2) через запорный вентиль 12(4), замерзающий клапан 11(4) и патрубок 23 заполняют камеру 14 зоны воспроизводства жидкосолевой сырьевой композицией по показаниям уровнемера 39(2) в ядерно-безопасном компенсаторе 42 тепловых расширений жидкосолевой сырьевой композиции. Закрывают запорный вентиль 12(4), выключают электронагреватель замерзающего клапана 11(4), подводят к нему охлаждение и замораживают клапан. Из ядерно-безопасного резервуара 43(2) через запорный вентиль 12(2), замерзающий клапан 11(2) и патрубок 22 заполняют камеру 13 активной зоны жидкосолевой топливной композицией по показаниям уровнемера 39(1) в ядерно-безопасном компенсаторе 41 тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции. Закрывают запорный вентиль 12(2) и подают охлаждение на замерзающий клапан 11(2). Посредством стержней регулирования 31 выводят реактор на необходимый уровень мощности. Нижний 17 и верхний 2 торцевые и боковой 1 отражатели нейтронов будут уменьшать утечку нейтронов за пределы реактора. По причине отсутствия замедлителя в реакторе установится быстрый спектр нейтронов и он будет работать на быстрых нейтронах. В камере 13 активной зоны, в пространстве между стержнями 30 замедлителя и в просветах между стержнями 30 замедлителя и наружными поверхностями внешних 4 трубопроводов охлаждения установится процесс естественной циркуляции жидкосолевой топливной композиции. В камере 14 зоны воспроизводства, в пространстве между стержнями 30 замедлителя и в просветах между стержнями 30 замедлителя и наружными поверхностями внешних 4 трубопроводов охлаждения установится процесс естественной циркуляции жидкосолевой сырьевой композиции.Power is supplied to the electric heaters of the
Включают в работу компрессор 15 и прокачивают газообразный теплоноситель в контуре его циркуляции. Нагретый в активной зоне 13 и зоне воспроизводства 14 жидкосолевой охлаждающий теплоноситель будет передавать тепло в теплообменнике 32 газообразному теплоносителю. Газообразный теплоноситель будет затрачивать полученную энергию в газотурбогенераторе 8 на производство электроэнергии.Turn on the
При расположении теплообменника 32 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - газообразный теплоноситель» выше реактора в контуре циркуляции жидкосолевого охлаждающего теплоносителя установится процесс его естественной циркуляции. Естественная циркуляция жидкосолевого охлаждающего теплоносителя значительно уменьшит нагрузку на циркуляционный насос 40 и повысит безопасность реактора.When the
Для удаления из камеры 13 активной зоны и камеры 14 зоны воспроизводства газообразных продуктов деления через патрубки 20 и 21 и диспергаторы 9 и 10 подают в них гелий из системы 29 отвода и очистки газов. Газообразные продукты деления, вышедшие вместе с гелием в компенсационную камеру ядерно-безопасного компенсатора 41 тепловых расширений жидкосолевой топливной композиции и в компенсационную камеру ядерно-безопасного компенсатора 42 тепловых расширений жидкосолевой сырьевой композиции, откачивают в оборудование системы 29, где их очищают от примесей и утилизируют.To remove from the
С целью переработки топливной композиции останавливают реактор, прекращают охлаждать замерзающие клапаны 11(1) и 11(2), прогревают их до температуры, превышающей температуру плавления топливной композиции, открывают запорный вентиль 12(1) и сливают топливную композицию из камеры 13 активной зоны в ядерно-безопасный резервуар 43(1) системы 28 переработки топлива. Закрывают запорный вентиль 12(1) и замораживают клапан 11(1). Открывают запорный вентиль 12(2) и заполняют камеру 13 активной зоны из ядерно-безопасного резервуара 43(2) имеющейся в нем ранее переработанной топливной композицией. Закрывают запорный вентиль 12(2) и замораживают клапан 11(2). Запускают реактор в работу и выводят его на необходимый уровень мощности. Топливную композицию, слитую в ядерно-безопасный резервуар 43(1), перерабатывают в оборудовании системы 28 и очищенную от осколков деления и наработанного вторичного топлива собирают в ядерно-безопасном резервуаре 43(2).In order to process the fuel composition, the reactor is stopped, the freezing valves 11 (1) and 11 (2) are stopped, heated to a temperature higher than the melting temperature of the fuel composition, the shut-off valve 12 (1) is opened, and the fuel composition is drained from the
С целью переработки сырьевой композиции останавливают реактор, прекращают охлаждать замерзающие клапаны 11(3) и 11(4), прогревают их до температуры, превышающей температуру плавления сырьевой композиции, открывают запорный вентиль 12(3) и сливают сырьевую композицию из камеры 14 зоны воспроизводства в ядерно-безопасный резервуар 44(1) системы 28 переработки топлива. Закрывают запорный вентиль 12(3) и замораживают клапан 11(3). Открывают запорный вентиль 12(4) и заполняют камеру 14 зоны воспроизводства из ядерно-безопасного резервуара 44(2) имеющейся в нем ранее переработанной сырьевой композицией. Закрывают запорный вентиль 12(4) и замораживают клапан 11(4). Запускают реактор в работу и выводят его на необходимый уровень мощности. Сырьевую композицию, слитую в ядерно-безопасный резервуар 44(1), перерабатывают в оборудовании системы 28 и очищенную от осколков деления и наработанного вторичного топлива собирают в ядерно-безопасном резервуаре 44(2).In order to process the raw material composition, stop the reactor, stop the freezing valves 11 (3) and 11 (4), stop heating them to a temperature higher than the melting temperature of the raw material composition, open the shut-off valve 12 (3) and drain the raw composition from the
Возможен другой вариант отвода тепла от реактора. Включают в работу питательный насос 27 и прокачивают пароводяной теплоноситель в контуре его циркуляции. Нагретый в активной зоне 13 и зоне воспроизводства 14 жидкосолевой охлаждающий теплоноситель передает тепло в теплообменнике 33 пароводяному теплоносителю. Пароводяной теплоноситель затрачивает полученную энергию в паротурбогенераторе 19 на производство электроэнергии.Another option is the heat removal from the reactor. The
При расположении теплообменника 33 «жидкосолевой охлаждающий теплоноситель - пароводяной теплоноситель» выше реактора в контуре циркуляции жидкосолевого охлаждающего теплоносителя установится процесс его естественной циркуляции. Естественная циркуляция жидкосолевого охлаждающего теплоносителя значительно уменьшит нагрузку на циркуляционный насос 40 и повысит безопасность реактора.When the
Возможен третий вариант отвода тепла от реактора. Включают в работу компрессор 15 и прокачивают газообразный охлаждающий теплоноситель через реактор. Выводят реактор на необходимый уровень мощности. Нагретый в активной зоне и зоне воспроизводства газообразный охлаждающий теплоноситель будет затрачивать полученную энергию в газотурбогенераторе 8 на производство электроэнергии.A third option is the heat removal from the reactor. The
Разработанный реактор является реактором с жидкими тепловыделяющими элементами, в которых не возникают напряженные состояния при изменениях температуры. Поэтому он может работать в режиме переменных нагрузок и при этом в его конструкции не возникают напряжения, связанные с термоциклическими нагрузками. Температурный коэффициент реактивности этого реактора всегда отрицательный. Реактор обладает повышенными управляемостью и надежностью, так как топливная и сырьевая жидкосолевые композиции не выходят за пределы корпуса реактора при отводе от него тепла и все запаздывающие нейтроны остаются в активной зоне и зоне воспроизводства. Коэффициент воспроизводства вторичного топлива у разработанного быстрого реактора больше единицы.The developed reactor is a reactor with liquid fuel elements in which stress states do not arise with temperature changes. Therefore, it can operate in the mode of variable loads and at the same time, no stresses associated with thermocyclic loads occur in its design. The temperature coefficient of reactivity of this reactor is always negative. The reactor has improved controllability and reliability, since the fuel and raw liquid salt compositions do not go beyond the reactor vessel when heat is removed from it and all delayed neutrons remain in the active zone and reproduction zone. The secondary fuel reproduction rate of the developed fast reactor is more than one.
При колебаниях волн или взлете и посадке возможны наклоны реактора, работающего в составе транспортной установки. На работу стационарного реактора, работающего в составе АЭС, могут оказывать влияние сейсмические колебания. При наклонах реактора, по меньшей мере, один ядерно-безопасный компенсатор 41 и, по меньшей мере, один ядерно-безопасный компенсатор 42 обеспечат неизменность геометрии активной зоны и зоны воспроизводства ядерного топлива.During wave oscillations or take-off and landing, inclinations of a reactor operating as part of a transport installation are possible. The operation of a stationary reactor operating in a nuclear power plant may be affected by seismic vibrations. When the reactor is tilted, at least one nuclear-
Пример конкретного исполнения жидкосолевого ядерного реактора.An example of a specific embodiment of a liquid salt nuclear reactor.
Для примера конкретного исполнения взят жидкосолевой ядерный реактор - конвертор на тепловых нейтронах с уран-ториевым топливным циклом, т.е. делящимся материалом является, например, уран-235, сырьевым материалом будет торий-232, а воспроизводимым ядерным топливом уран-233. Коэффициент воспроизводства реактора будет больше единицы. В качестве топливной солевой композиции может быть выбрана смесь фтористых солей, например, 71,7727LiF-16,0BeF2-12,0ThF4-0,228UF4. В качестве жидкосолевого охлаждающего теплоносителя может быть выбрана эвтектическая смесь 92,0NaBF4-8,0NaF, которая имеет более низкую температуру плавления. Состав жидкосолевой сырьевой композиции может быть определен расчетом и экспериментально. В качестве основного конструкционного материала может быть выбран сплав хастеллой-Н или отечественный сплав с аналогичными свойствами. Молярный состав сплава хастеллой-Н, %: Ni 66,0; Mo 17,0; Cr 7.0; Fe 5,0.For an example of a specific implementation, a liquid-salt nuclear reactor is taken - a thermal neutron converter with a uranium-thorium fuel cycle, i.e. fissile material is, for example, uranium-235, the raw material will be thorium-232, and reproducible nuclear fuel is uranium-233. The reproduction coefficient of the reactor will be more than one. As the fuel salt composition, a mixture of fluoride salts, for example, 71.772 7 LiF-16.0 BeF 2 -12.0ThF 4 -0.228UF 4, can be selected. As a liquid-salt coolant, a eutectic mixture of 92.0NaBF 4 -8.0NaF, which has a lower melting point, can be selected. The composition of the liquid salt raw material composition can be determined by calculation and experimentally. As the main structural material, a Hastelloy-N alloy or a domestic alloy with similar properties can be selected. The molar composition of the Hastelloy-N alloy,%: Ni 66.0; Mo 17.0; Cr 7.0; Fe 5.0.
Получен технический результат изобретения, разработан безопасный жидкосолевой ядерный реактор на быстрых нейтронах, с надежным корпусом и простой и надежной системой отвода тепла без выхода жидкосолевой топливной композиции и жидкосолевой сырьевой композиции из корпуса реактора.The technical result of the invention is obtained, a safe liquid-salt fast-neutron nuclear reactor is developed, with a reliable body and a simple and reliable heat removal system without leaving the liquid-salt fuel composition and the liquid-salt raw material composition from the reactor vessel.
Аналогичную конструкцию может иметь реактор с жидкометаллическим топливом на быстрых нейтронах с надежным корпусом и простой и надежной системой отвода тепла без выхода жидкометаллической топливной композиции и жидкометаллической сырьевой композиции из корпуса реактора.A similar design may have a fast-neutron liquid metal fuel reactor with a reliable body and a simple and reliable heat removal system without leaving the liquid metal fuel composition and the liquid metal raw material composition from the reactor vessel.
Перечень позицийList of items
Claims (34)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010105638/07A RU2424587C1 (en) | 2010-02-18 | 2010-02-18 | Liquid salt nuclear reactor (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010105638/07A RU2424587C1 (en) | 2010-02-18 | 2010-02-18 | Liquid salt nuclear reactor (versions) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2424587C1 true RU2424587C1 (en) | 2011-07-20 |
Family
ID=44752669
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010105638/07A RU2424587C1 (en) | 2010-02-18 | 2010-02-18 | Liquid salt nuclear reactor (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2424587C1 (en) |
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2631120C1 (en) * | 2016-06-14 | 2017-09-19 | Акционерное общество "Красная Звезда" (АО "Красная Звезда") | Method of intensifying heat-mass exchange and device for its implementation (versions) |
RU2642970C2 (en) * | 2014-12-30 | 2018-01-30 | Николай Антонович Ермолов | Atomic liquid-salt reactor (versions) |
RU2644393C2 (en) * | 2013-02-25 | 2018-02-12 | Айан Ричард СКОТТ | Molten-salt reactor |
RU2666787C2 (en) * | 2014-03-20 | 2018-09-12 | Айан Ричард СКОТТ | Chemical optimization in the nuclear reactor on molten salts |
RU2718961C2 (en) * | 2014-12-29 | 2020-04-15 | ТерраПауэр, ЭлЭлСи | Control of fission reaction in nuclear reactor on melts of salts |
WO2020091911A1 (en) * | 2018-10-31 | 2020-05-07 | TERRESTRIAL ENERGY USA, Inc. | Power plant |
US10665356B2 (en) | 2015-09-30 | 2020-05-26 | Terrapower, Llc | Molten fuel nuclear reactor with neutron reflecting coolant |
US10734122B2 (en) | 2015-09-30 | 2020-08-04 | Terrapower, Llc | Neutron reflector assembly for dynamic spectrum shifting |
US10741293B2 (en) | 2016-05-02 | 2020-08-11 | Terrapower, Llc | Molten fuel reactor cooling and pump configurations |
US10867710B2 (en) | 2015-09-30 | 2020-12-15 | Terrapower, Llc | Molten fuel nuclear reactor with neutron reflecting coolant |
RU2741330C1 (en) * | 2020-08-14 | 2021-01-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Autonomous nuclear power plant |
US10923238B2 (en) | 2016-11-15 | 2021-02-16 | Terrapower, Llc | Direct reactor auxiliary cooling system for a molten salt nuclear reactor |
US11075013B2 (en) | 2016-07-15 | 2021-07-27 | Terrapower, Llc | Removing heat from a nuclear reactor by having molten fuel pass through plural heat exchangers before returning to core |
US11075015B2 (en) | 2018-03-12 | 2021-07-27 | Terrapower, Llc | Reflectors for molten chloride fast reactors |
US11145424B2 (en) | 2018-01-31 | 2021-10-12 | Terrapower, Llc | Direct heat exchanger for molten chloride fast reactor |
RU2766322C1 (en) * | 2021-07-23 | 2022-03-15 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Autonomous nuclear power plant |
US11276503B2 (en) | 2014-12-29 | 2022-03-15 | Terrapower, Llc | Anti-proliferation safeguards for nuclear fuel salts |
RU2767781C2 (en) * | 2017-06-16 | 2022-03-21 | Сиборг Апс | Molten salt reactor |
RU2799708C2 (en) * | 2019-01-31 | 2023-07-10 | Сиборг Апс | Structural material for molten salt reactors |
US11728052B2 (en) | 2020-08-17 | 2023-08-15 | Terra Power, Llc | Fast spectrum molten chloride test reactors |
US11881320B2 (en) | 2019-12-23 | 2024-01-23 | Terrapower, Llc | Molten fuel reactors and orifice ring plates for molten fuel reactors |
US12049408B2 (en) | 2018-09-14 | 2024-07-30 | Terrapower, Llc | Corrosion-resistant coolant salt and method for making same |
-
2010
- 2010-02-18 RU RU2010105638/07A patent/RU2424587C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
БЛИНКИН В.Л., НОВИКОВ В.М. Жидкосолевые ядерные реакторы. - М.: Атомиздат, 1978. ДЕМЕНТЬЕВ Б.А. Ядерные энергетические реакторы. - М.: Энергоатомиздат, 1990, с.121-128. * |
Cited By (33)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2644393C2 (en) * | 2013-02-25 | 2018-02-12 | Айан Ричард СКОТТ | Molten-salt reactor |
US10043594B2 (en) | 2013-02-25 | 2018-08-07 | Ian Richard Scott | Practical molten salt fission reactor |
RU2666787C2 (en) * | 2014-03-20 | 2018-09-12 | Айан Ричард СКОТТ | Chemical optimization in the nuclear reactor on molten salts |
US11170901B2 (en) | 2014-12-29 | 2021-11-09 | Terrapower, Llc | Fission reaction control in a molten salt reactor |
US11276503B2 (en) | 2014-12-29 | 2022-03-15 | Terrapower, Llc | Anti-proliferation safeguards for nuclear fuel salts |
RU2718961C2 (en) * | 2014-12-29 | 2020-04-15 | ТерраПауэр, ЭлЭлСи | Control of fission reaction in nuclear reactor on melts of salts |
RU2642970C2 (en) * | 2014-12-30 | 2018-01-30 | Николай Антонович Ермолов | Atomic liquid-salt reactor (versions) |
US10665356B2 (en) | 2015-09-30 | 2020-05-26 | Terrapower, Llc | Molten fuel nuclear reactor with neutron reflecting coolant |
US11798694B2 (en) | 2015-09-30 | 2023-10-24 | Terrapower, Llc | Molten fuel nuclear reactor |
US10734122B2 (en) | 2015-09-30 | 2020-08-04 | Terrapower, Llc | Neutron reflector assembly for dynamic spectrum shifting |
US10867710B2 (en) | 2015-09-30 | 2020-12-15 | Terrapower, Llc | Molten fuel nuclear reactor with neutron reflecting coolant |
US10741293B2 (en) | 2016-05-02 | 2020-08-11 | Terrapower, Llc | Molten fuel reactor cooling and pump configurations |
US11367536B2 (en) | 2016-05-02 | 2022-06-21 | Terrapower, Llc | Molten fuel reactor thermal management configurations |
RU2631120C1 (en) * | 2016-06-14 | 2017-09-19 | Акционерное общество "Красная Звезда" (АО "Красная Звезда") | Method of intensifying heat-mass exchange and device for its implementation (versions) |
WO2017217890A1 (en) * | 2016-06-14 | 2017-12-21 | Акционерное общество "Красная Звезда" (АО "Красная Звезда") | Method for intensifying heat and mass transfer and device for implementing same (variants) |
US11075013B2 (en) | 2016-07-15 | 2021-07-27 | Terrapower, Llc | Removing heat from a nuclear reactor by having molten fuel pass through plural heat exchangers before returning to core |
US11488731B2 (en) | 2016-11-15 | 2022-11-01 | Terrapower, Llc | Direct reactor auxiliary cooling system for a molten salt nuclear reactor |
US10923238B2 (en) | 2016-11-15 | 2021-02-16 | Terrapower, Llc | Direct reactor auxiliary cooling system for a molten salt nuclear reactor |
RU2767781C2 (en) * | 2017-06-16 | 2022-03-21 | Сиборг Апс | Molten salt reactor |
US11145424B2 (en) | 2018-01-31 | 2021-10-12 | Terrapower, Llc | Direct heat exchanger for molten chloride fast reactor |
US11075015B2 (en) | 2018-03-12 | 2021-07-27 | Terrapower, Llc | Reflectors for molten chloride fast reactors |
US11791057B2 (en) | 2018-03-12 | 2023-10-17 | Terrapower, Llc | Reflectors for molten chloride fast reactors |
US12049408B2 (en) | 2018-09-14 | 2024-07-30 | Terrapower, Llc | Corrosion-resistant coolant salt and method for making same |
WO2020091911A1 (en) * | 2018-10-31 | 2020-05-07 | TERRESTRIAL ENERGY USA, Inc. | Power plant |
US11756696B2 (en) | 2018-10-31 | 2023-09-12 | TERRESTRIAL ENERGY USA, Inc. | Power plant system |
CN113168923A (en) * | 2018-10-31 | 2021-07-23 | 陆地能源美国公司 | Power station |
US11101047B2 (en) | 2018-10-31 | 2021-08-24 | TERRESTRIAL ENERGY USA, Inc. | Power plant system |
US11923100B2 (en) | 2018-10-31 | 2024-03-05 | TERRESTRIAL ENERGY USA, Inc. | Power plant system |
RU2799708C2 (en) * | 2019-01-31 | 2023-07-10 | Сиборг Апс | Structural material for molten salt reactors |
US11881320B2 (en) | 2019-12-23 | 2024-01-23 | Terrapower, Llc | Molten fuel reactors and orifice ring plates for molten fuel reactors |
RU2741330C1 (en) * | 2020-08-14 | 2021-01-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Autonomous nuclear power plant |
US11728052B2 (en) | 2020-08-17 | 2023-08-15 | Terra Power, Llc | Fast spectrum molten chloride test reactors |
RU2766322C1 (en) * | 2021-07-23 | 2022-03-15 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Autonomous nuclear power plant |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2424587C1 (en) | Liquid salt nuclear reactor (versions) | |
AU2013218764B2 (en) | Integral molten salt reactor | |
Zheng et al. | Water-ingress analysis for the 200áMWe pebble-bed modular high temperature gas-cooled reactor | |
CA2995354C (en) | Passive cooling to cold shutdown | |
US9715948B2 (en) | Reactor system with a lead-cooled fast reactor | |
KR101630428B1 (en) | Nuclear steam supply system | |
KR20100072306A (en) | Nuclear reactor with improved cooling in an accident situation | |
KR20120132493A (en) | Nuclear reactor system having natural circulation of primary coolant | |
WO2016078285A1 (en) | Secondary side passive waste heat removal system | |
JP6791511B2 (en) | Reactor | |
CN113990535B (en) | Integrated molten salt reactor heat exchanger and passive waste heat discharging system thereof | |
RU2713747C1 (en) | Passive heat removal system of nuclear power plant | |
JPH08338892A (en) | Helium cooling high-temperature gas reactor | |
CN201126717Y (en) | Pool type natrium cold fast reactor accident waste heat discharging system | |
JP7416544B2 (en) | Molten salt fast reactor | |
JP5838511B2 (en) | Reactor | |
RU2769102C1 (en) | Passive cooling system of a nuclear reactor | |
CN110068138B (en) | Direct high-power heating system and method for liquid sodium metal | |
Todreas | Thermal-hydraulic challenges in fast reactor design | |
RU2750246C1 (en) | Horizontal steam generator | |
Yetisir et al. | Reactor core and plant design concepts of the Canadian supercritical water-cooled reactor | |
Dragunov et al. | Prospects for development of VVER-type pressurized light-water reactor installations | |
RU2642970C2 (en) | Atomic liquid-salt reactor (versions) | |
RU2407669C1 (en) | Atom-powered ship (versions) | |
Lewis et al. | Canadian operating experience with heavy water power reactors |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140219 |