RU2600457C1 - Unit of side reflector of heavy liquid metal coolant fast-neutron nuclear reactor - Google Patents
Unit of side reflector of heavy liquid metal coolant fast-neutron nuclear reactor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2600457C1 RU2600457C1 RU2015129960/07A RU2015129960A RU2600457C1 RU 2600457 C1 RU2600457 C1 RU 2600457C1 RU 2015129960/07 A RU2015129960/07 A RU 2015129960/07A RU 2015129960 A RU2015129960 A RU 2015129960A RU 2600457 C1 RU2600457 C1 RU 2600457C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- section
- unit
- block
- liquid metal
- height
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
- G21C15/02—Arrangements or disposition of passages in which heat is transferred to the coolant; Coolant flow control devices
- G21C15/10—Arrangements or disposition of passages in which heat is transferred to the coolant; Coolant flow control devices from reflector or thermal shield
-
- 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
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области атомной техники и может использоваться в ядерных реакторах на быстрых нейтронах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем.The invention relates to the field of atomic engineering and can be used in fast fast neutron nuclear reactors with a heavy liquid metal coolant.
Наиболее близким аналогом изобретения является блок бокового отражателя ядерного реактора на быстрых нейтронах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем по проекту БРЕСТ-ОД-300, изготовленный из стали марки 16Х12МВСФБР-Ш, снабженный внутренней проточной полостью, выход из которой расположен в верхнем торце блока [Годовой отчет НИКИЭТ-2013: Сб. статей. М.: ОАО « НИКИЭТ», 2013, стр. 21, 28-29]. Столб свинцового теплоносителя, находящийся во внутренней полости, выполняет функцию отражателя нейтронов вместе со стальными элементами конструкции блока, а отвод выделяющегося в блоке тепла происходит за счет циркуляции теплоносителя через полость.The closest analogue of the invention is a side reflector block of a fast fast neutron nuclear reactor with a heavy liquid metal coolant according to the BREST-OD-300 project, made of steel grade 16X12MVSFBR-Sh, equipped with an internal flow cavity, the outlet of which is located at the upper end of the block [NIKIET Annual Report 2013: Sat articles. M: NIKIET OJSC, 2013, p. 21, 28-29]. The lead coolant column located in the inner cavity performs the function of a neutron reflector together with steel elements of the block structure, and the heat released in the block is removed due to the circulation of the coolant through the cavity.
Известное техническое решение имеет ряд недостатков. В диапазоне рабочих температур, соответствующем нормальной эксплуатации блоков, проявляются эффекты ускоренного радиационного распухания элементов конструкции блоков, требующие их частой замены, что, в свою очередь, сказывается на технико-экономических показателях работы реактора. Кроме того, при нижнем подводе теплоносителя в блоки и значительной разнице давлений между входом и выходом во внутренней полости существенны гидравлические потери.Known technical solution has several disadvantages. In the range of operating temperatures corresponding to the normal operation of the blocks, the effects of accelerated radiation swelling of the structural elements of the blocks appear, requiring frequent replacement, which, in turn, affects the technical and economic performance of the reactor. In addition, with a lower supply of coolant to the blocks and a significant pressure difference between the inlet and outlet in the internal cavity, hydraulic losses are significant.
Задачей изобретения является улучшение технико-экономических показателей работы блока бокового отражателя.The objective of the invention is to improve the technical and economic indicators of the side reflector unit.
Технический результат изобретения состоит в том, что, с одной стороны, температура элементов конструкции оказывается в области меньшего радиационного повреждения, что увеличивает их сроки эксплуатации, и, с другой стороны, снижаются гидравлические потери в блоке.The technical result of the invention lies in the fact that, on the one hand, the temperature of the structural elements is in the area of less radiation damage, which increases their service life, and, on the other hand, the hydraulic losses in the unit are reduced.
Снижение гидравлических потерь достигается вследствие того, что циркуляция в проточной полости блока отражателя реализуется при меньших скоростях теплоносителя.The reduction in hydraulic losses is achieved due to the fact that the circulation in the flow cavity of the reflector block is realized at lower coolant speeds.
Результат изобретения, связанный с оптимизацией рабочей температуры элементов конструкции блоков, обусловлен предварительным нагревом теплоносителя перед входом в блок отражателя. Как было экспериментально установлено, при энергетическом спектре нейтронов и диапазоне рабочих температур, характерных для рассматриваемого типа реакторов, справедлива обратная зависимость радиационного распухания материала отражателя (стали марки 16Х12МВСФБР-Ш) от температуры. Повышенная температура теплоносителя в блоке отражателя по сравнению с известным решением смещает рабочие температуры конструкции в зону их меньшего радиационного распухания, то есть является фактором, увеличивающим ресурс эксплуатации блока в активной зоне до его замены.The result of the invention associated with the optimization of the operating temperature of the structural elements of the blocks is due to the preliminary heating of the coolant before entering the reflector block. As it was experimentally established, with the neutron energy spectrum and the operating temperature range characteristic of the type of reactors under consideration, the inverse dependence of the radiation swelling of the reflector material (16Kh12MVSFBR-Sh steel) on temperature is true. The increased temperature of the coolant in the reflector block, in comparison with the known solution, shifts the working temperature of the structure to the zone of their smaller radiation swelling, that is, it is a factor that increases the life of the block in the core before it is replaced.
Технический результат изобретения достигается за счет того, что в блоке бокового отражателя ядерного реактора на быстрых нейтронах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем, изготовленном из стали марки 16Х12МВСФБР-Ш и снабженном внутренней проточной полостью, выход из которой расположен в верхнем торце блока, полость занимает от 0.85 до 0.9 поперечного сечения блока и выполнена двухходовой с высотой опускного участка, составляющей от 0.45 до 0,65 высоты подъемного участка.The technical result of the invention is achieved due to the fact that in the side reflector block of a fast neutron nuclear reactor with a heavy liquid metal coolant made of 16Kh12MVSFBR-Sh steel and equipped with an internal flow cavity, the outlet of which is located in the upper end of the block, the cavity occupies from 0.85 to 0.9 of the cross section of the block and is made two-way with the height of the lower section, comprising from 0.45 to 0.65 the height of the lifting section.
Согласно изобретению проходное сечение опускного участка может составлять от 0.02 до 0.1 проходного сечения подъемного участка, а опускной участок размещаться внутри подъемного участка. Кроме того, опускной участок может быть выполнен в виде витых трубок.According to the invention, the bore of the lower section can be from 0.02 to 0.1 of the bore of the elevated section, and the lower section is located inside the elevated section. In addition, the lowering section can be made in the form of twisted tubes.
В подъемном участке могут быть установлены длинномерные тонкостенные отражательные элементы.Long lifting thin-walled reflective elements can be installed in the lifting section.
Сущность изобретения поясняется с помощью фигуры, на которой в схематичном виде показан фрагмент продольного сечения активной зоны с блоками бокового отражателя.The invention is illustrated using the figure, which in a schematic view shows a fragment of a longitudinal section of the active zone with blocks of the side reflector.
Активная зона 1 ядерного реактора на быстрых нейтронах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем включает тепловыделяющие сборки 2 и окружающие их блоки бокового отражателя 3. В тепловыделяющих сборках 2 размещены стержневые цилиндрические твэлы 4. Входы 5 теплоносителя в сборки 2 расположены снизу, а выходы 6 - сверху активной зоны. Сборки 2 и блоки 3 установлены в активной зоне с вертикальными технологическими зазорами 7.The
Блок бокового отражателя 3 представляет собой сборную конструкцию в виде длинномерной призмы, изготовленной из стали марки 16Х12МВСФБР-Ш. Блок 3 может иметь такое же поперечное сечение, что и тепловыделяющая сборка 2, в частности, шестиугольной формы.The
В блоках 3 по всей высоте выполнены внутренние проточные полости 8, которые занимают от 0.85 до 0.9 поперечного сечения блоков. Выходы 9 теплоносителя из полостей 8 расположены в верхних торцах блоков 3, как и выходы 6 у тепловыделяющих сборок, а боковые входы теплоносителя 10 в полости 8 разнесены по высоте с входами 5 теплоносителя в тепловыделяющие сборки 2, поскольку проточная полость 8 у блоков 3 выполнена двухходовой. Высота ее опускного участка 11 составляет от 0.45 до 0.65 высоты подъемного участка 12. Опускной участок 11 внутренней полости 8 может быть выполнен с проходным сечением, составляющим от 0.02 до 0.1 проходного сечения подъемного участка 12, и размещен внутри подъемного участка. Конструктивно он может быть выполнен в виде витых трубок.In
Кроме того, в подъемном участке 12 могут быть установлены длинномерные тонкостенные отражательные элементы 13.In addition, in the
Заявленное устройство работает следующим образом. Тяжелый жидкометаллический теплоноситель - свинец или расплав свинца с висмутом - поступает снизу активной зоны 1 в тепловыделяющие сборки 2, за исключением незначительной его части, которая распределяется между сборками 2 и между блоками бокового отражателя 3 по технологическим зазорам 7. Выше по высоте активной зоны часть движущегося снизу вверх теплоносителя из зазоров 7 через боковые входы 10 поступает в двухходовые проточные полости 8 блоков.The claimed device operates as follows. A heavy liquid metal coolant — lead or lead melt with bismuth — enters from the bottom of the
Циркуляция в полости 8 обеспечивает охлаждение конструкции блоков, а столб находящегося в полости теплоносителя выполняет функцию дополнительного отражателя нейтронов. Для достижения оптимальных нейтронно-физических характеристик полость 8 занимает от 0.85 до 0.90 площади поперечного сечения блока 3.The circulation in the
В реакторах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем специфическое значение имеет поддержание в допустимом интервале интенсивности кислородного обмена на границе стальных поверхностей с жидким свинцом. В связи с этим в заявленном устройстве высота опускного участка 11 проточной полости 8 составляет от 0.45 до 0,65 высоты ее подъемного участка 12, позволяя поддерживать скорость теплоносителя в приемлемом интервале значений, а именно недостаточной для интенсификации коррозии, но в то же время достаточной для предотвращения шлаковых отложений.In reactors with a heavy liquid metal coolant, maintaining the oxygen exchange intensity at the interface of steel surfaces with liquid lead in an acceptable range is of specific importance. In this regard, in the claimed device, the height of the lowering
В предложенном устройстве вследствие разнесения по высоте входов 10 и 5 достигается более экономичный режим циркуляции теплоносителя, поскольку уменьшается перепад давления между входом 10 и выходом 9 в полости 8 и снижается расход теплоносителя в ней.In the proposed device, due to the spacing of the heights of the
В то же время, чем выше по высоте активной зоны находится вход 10, тем более нагретый теплоноситель будет поступать в блок отражателя 3. Как следует из имеющихся экспериментальных данных, для рассматриваемого материала блока - стали марки 16Х12МВСФБР-Ш - и при температурах свыше 440°C, соответствующих штатному режиму работы блока, действует обратная зависимость скорости радиационного распухания от температуры. Поэтому, чем более нагретым оказывается поступающий на вход 10 теплоноситель, тем меньшему радиационному распуханию и деформации будет подвержен блок отражателя 3 в процессе эксплуатации. В заявленном устройств, в сравнении с решением с нижним подводом теплоносителя в блоки отражателя температура элементов их конструкции оказывается в области меньшего радиационного повреждения.At the same time, the higher the
Таким образом, заявленное изобретение позволяет одновременно увеличить сроки эксплуатации блоков и снизить гидравлические потери.Thus, the claimed invention allows to simultaneously increase the life of the blocks and reduce hydraulic losses.
При выполнении опускного участка 11 компактным с проходным сечением, составляющим от 0.02 до 0.1 проходного сечения подъемного участка, и соответственно его размещением внутри подъемного участка 12 улучшается устойчивость циркуляции теплоносителя в полости 8, наружный кожух и другие несущие элементы конструкции блока оказываются более нагретыми и меньше подверженными радиационному распуханию. Конструктивная реализация опускного участка 11 в виде витых трубок позволяет снизить температурную неравномерность по сечению блока.When the lowering
При размещении в подъемном участке 12 длинномерных тонкостенных отражательных элементов 13 также можно выполнить гидравлическое профилирование потока по сечению блока и снизить температурную неравномерность. При этом условие по объемной доле конструкционного материала (10-15% стали и 90-85% теплоносителя) может быть удовлетворено при меньшей толщине стенок наружного кожуха блока.When placing long lifting thin-walled
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015129960/07A RU2600457C1 (en) | 2015-07-20 | 2015-07-20 | Unit of side reflector of heavy liquid metal coolant fast-neutron nuclear reactor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015129960/07A RU2600457C1 (en) | 2015-07-20 | 2015-07-20 | Unit of side reflector of heavy liquid metal coolant fast-neutron nuclear reactor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2600457C1 true RU2600457C1 (en) | 2016-10-20 |
Family
ID=57138796
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015129960/07A RU2600457C1 (en) | 2015-07-20 | 2015-07-20 | Unit of side reflector of heavy liquid metal coolant fast-neutron nuclear reactor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2600457C1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010057205A1 (en) * | 2008-11-17 | 2010-05-20 | Nuscale Power, Inc. | Reactor vessel reflector with integrate flow-through |
RU2545170C1 (en) * | 2013-12-10 | 2015-03-27 | Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг" | Fast reactor and its neutron reflector |
-
2015
- 2015-07-20 RU RU2015129960/07A patent/RU2600457C1/en active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010057205A1 (en) * | 2008-11-17 | 2010-05-20 | Nuscale Power, Inc. | Reactor vessel reflector with integrate flow-through |
RU2545170C1 (en) * | 2013-12-10 | 2015-03-27 | Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг" | Fast reactor and its neutron reflector |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Годовой отчет НИКИЭТ-2013. Сборник статей. Москва, ОАО НИКИЭТ, 2013, с. 21-29 . * |
ДЕДУЛЬ А.В.и др. Исследование проблемы стального отражателя в критсистемах с быстрым спектром нейтронов, охлаждаемых тяжелым жидкометаллическим теплоносителем свинец-висмут. С. 2. Мат-лы конф. ОКБ ГИДРОПРЕСС 21-22 марта 2012 г. www.gidropress.podolsk.ru/files/./kms2012-001.pdf. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102822902A (en) | Compact nuclear reactor with integral steam generator | |
CN205718598U (en) | Novel plate heat exchanger | |
CN103290203A (en) | Large section steel billet girder type heating furnace bottom stepping device | |
CN207171160U (en) | A kind of flame cutting machine support meanss | |
CN204226444U (en) | A kind of recirculated water cooling bearing support | |
RU2600457C1 (en) | Unit of side reflector of heavy liquid metal coolant fast-neutron nuclear reactor | |
MY184252A (en) | Fast neutron reactor and neutron reflector block of a fast neutron reactor | |
CN102592688A (en) | Double-layer water rod assembly structure for supercritical water cooled reactor | |
CN104139453A (en) | Steam pipe reinforced concrete combined bottom mould for prefabricated concrete | |
CN218413995U (en) | Horizontal high-temperature gas cooled reactor structure | |
CN202543258U (en) | Box-type quenching device | |
CN203307389U (en) | Large-section steel billet beam type heat furnace bottom stepping device | |
CN202816398U (en) | Reactor fuel assembly shroud with tents and chamfers and reactor fuel assembly | |
RU182068U1 (en) | FUEL ASSEMBLY OF A NUCLEAR REACTOR ON FAST NEUTRONS WITH A LIQUID METAL HEATER | |
CN104480848A (en) | Concrete box structure with temperature difference stress influence resistance and bridge box | |
CN104728083A (en) | Compressor | |
CN204111662U (en) | A kind of disposable dust remover coke powder cooling apparatus | |
RU2578590C1 (en) | Fast neutron nuclear reactor with heavy liquid metal coolant | |
CN212004198U (en) | Heat radiation structure of speed reducer | |
CN201136882Y (en) | High-temperature quenching oil tank cooling device | |
CN203862049U (en) | Novel dust filter for high-temperature high-pressure radioactive helium environment | |
CN109686461B (en) | Pool type low-temperature heat supply pile control rod guide cylinder structure | |
CN214091222U (en) | Civil engineering structure of charging barrel of aluminum smelting furnace | |
RU2603498C1 (en) | Piston compressor with jacket cooling | |
CN221225848U (en) | Natural convection cooling device |