RU2774804C2

RU2774804C2 - Floating nuclear reactor with self-cooling bearing structure of reactor containment and emergency heat exchange system

Info

Publication number: RU2774804C2
Application number: RU2020116499A
Authority: RU
Inventors: Палваннанатан ГАНЕСАН
Original assignee: Палваннанатан ГАНЕСАН
Priority date: 2017-11-08
Filing date: 2018-10-03
Publication date: 2022-06-23

Abstract

FIELD: nuclear power industry.

SUBSTANCE: invention relates to a floating power nuclear reactor. The reactor includes a tank with water, as well as a barge floating in the specified tank. The reactor contains a self-cooling structure of a reactor containment and an emergency heat exchange system. In this case, the nuclear reactor contains a vertical first containment with a central section, an upper section, a lower section and an inner compartment. The first containment is attached to the barge, and it has an outer part, which is in contact with water in the mentioned tank, and a case of a vertical nuclear reactor with an upper section and a lower section located inside the mentioned inner compartment of the mentioned first containment. The mentioned tank with water, and the barge are connected by a set of suspension units, wherein the mentioned suspension units allow for the barge to move up and down relatively to the tank, while supporting the mentioned barge at a certain level in case of an impact of an external force. Suspension units also prevent a contact of the barge and the tank.

EFFECT: providing the safety of a nuclear reactor and its protection from external impacts, such as a plane strike, a rocket strike, strong wind or earthquake.

31 cl, 6 dwg

Description

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к плавучему энергетическому ядерному реактору. Более конкретно, настоящее изобретение относится к плавучему энергетическому ядерному реактору, содержащему баржу, которая располагается на плаву во внутреннем пространстве большого заполненного водой резервуара, и причем энергетический ядерный реактор располагается на барже. Еще более конкретно, энергетический ядерный реактор по настоящему изобретению имеет несущую конструкцию защитной оболочки реактора, которая является самоохлаждающейся. Кроме того, настоящее изобретение относится к аварийной системе охлаждения для энергетического ядерного реактора. В дополнение к этому, настоящее изобретение относится к подвесной конструкции для поддержания баржи в условии по уровню в заполненном водой резервуаре. Подвесная конструкция также предотвращает вступление баржи в контакт с резервуаром, и она может перемещаться вверх и вниз относительно резервуара.The present invention relates to a floating nuclear power reactor. More specifically, the present invention relates to a floating nuclear power reactor comprising a barge that is floating in the interior of a large water-filled reservoir, and wherein the nuclear power reactor is located on the barge. Even more specifically, the nuclear power reactor of the present invention has a reactor containment carrier structure that is self-cooling. In addition, the present invention relates to an emergency cooling system for a nuclear power reactor. In addition, the present invention relates to a suspended structure for maintaining a barge in a level condition in a water-filled tank. The suspended structure also prevents the barge from coming into contact with the tank, and it can move up and down relative to the tank.

ОПИСАНИЕ УРОВНЯ ТЕХНИКИDESCRIPTION OF THE PRIOR ART

В большинстве энергетических ядерных реакторов первичный водяной насос с электрическим приводом подает охлаждающую воду в реактор. Во многих случаях предусматривается вторичный или запасной водяной насос на тот случай, если первичный водяной насос прекратит работу.In most nuclear power reactors, an electrically driven primary water pump supplies cooling water to the reactor. In many cases, a secondary or backup water pump is provided in case the primary water pump fails.

Однако, если источник электрической энергии для водяного насоса или водяных насосов будет разрушен, например, при цунами, тайфуне или землетрясении, водяные насосы не смогут качать охлаждающую воду в реактор, что может привести в результате к опасному расплавлению. Кроме того, в некоторых ситуациях трубы, подающие охлаждающую воду в реактор, могут выйти из строя по естественным причинам или из-за нападения террористов.However, if the electrical power source for the water pump or water pumps is destroyed, such as by a tsunami, typhoon, or earthquake, the water pumps will not be able to pump cooling water into the reactor, which could result in a dangerous meltdown. In addition, in some situations, the pipes supplying cooling water to the reactor may fail due to natural causes or due to a terrorist attack.

В настоящее время доступны наземные системы охлаждения реакторов, которые хранят воду в резервуаре, выше уровня реактора, которая будет пассивно поступать в реактор в случае отказа насоса или отключения электричества. Эти резервуары конструируются так, чтобы они содержали достаточно воды для охлаждения системы в течение трех дней, пока не придет помощь и не закачают дополнительную воду снаружи. Проблема заключается в том, что вода хранится в этих резервуарах в конечном количестве.Ground-based reactor cooling systems are currently available that store water in a reservoir, above the level of the reactor, that will passively flow into the reactor in the event of a pump failure or a power outage. These tanks are designed to hold enough water to cool the system for three days until help arrives and pumps in additional water from outside. The problem is that water is stored in these tanks in a finite amount.

Резервуары будут работать в случае отключения системы безопасности, как в Фукусиме, Япония, но не будут работать в случае разрыва трубы с утечкой большого количества воды в окружающую среду. Активная зона реактора будет нагревать воду, подаваемую из резервуара, и водяной пар будет уходить через разрыв трубы и вода будет вытекать. После того как вода вытечет, активная зона реактора расплавится из-за перегрева и взорвется. Следовательно, необходимо иметь возможность подачи неограниченного количества воды для компенсации потерь воды через протекающую трубу.The tanks will work in the event of a safety shutdown, as in Fukushima, Japan, but will not work if a pipe breaks, leaking large amounts of water into the environment. The reactor core will heat the water supplied from the tank and the water vapor will escape through the pipe break and the water will flow out. After the water flows out, the reactor core will melt due to overheating and explode. Therefore, it is necessary to be able to supply an unlimited amount of water to compensate for water losses through a leaking pipe.

Кроме того, сегодняшние реакторы защищены мощными несущими конструкциями защитной оболочки реактора, но это не является решением при разрыве трубы внутри или снаружи камер защитной оболочки. Нападение террористов на турбинный зал снаружи несущей конструкции защитной оболочки реактора, вероятно, опаснее, чем нападение на несущую конструкцию защитной оболочки реактора, поскольку такое нападение привело бы в результате к множеству разрывов труб, то есть к разрыву водяного контура между реактором, турбиной и конденсатором. Такое нападение могло бы также приводить в результате к разрушению электрических систем контроля. Это могло бы приводить в результате к потере поступления воды в реактор, при этом аварийный запас воды не сможет компенсировать все протекающие трубы. В такой ситуации реактор перегреется без отвода тепла и взорвется.In addition, today's reactors are protected by heavy reactor containment load-bearing structures, but this is not a solution for a pipe rupture inside or outside the containment chambers. A terrorist attack on the turbine hall outside the reactor containment structure is probably more dangerous than an attack on the reactor containment structure, since such an attack would result in many pipe ruptures, i.e., a rupture of the water circuit between the reactor, turbine and condenser. Such an attack might also result in the destruction of electrical control systems. This could result in a loss of water supply to the reactor, and the emergency supply of water would not be able to compensate for all the leaking pipes. In such a situation, the reactor will overheat without heat removal and explode.

Заявитель ранее получил патенты США №9378855, 9396823 и 9502143, относящиеся к плавучим энергетическим ядерным реакторам. Указанные выше патенты представляют собой значительный шаг вперед в данной области, и настоящее изобретение представляет дополнительные усовершенствования в данной области несколькими способами.Applicant has previously received US Pat. The above patents represent a significant advance in this area, and the present invention represents further improvements in this area in several ways.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Этот раздел приведен для ознакомления с выбором концепций в упрощенной форме, которые дополнительно описываются ниже в разделе «Подробное описание». Этот раздел не предназначен для идентификации ключевых аспектов или главных аспектов заявляемого объекта изобретения. Кроме того, этот раздел не предназначен для использования в качестве помощи при определении объема заявляемого объекта изобретения.This section is provided to introduce a selection of concepts in a simplified form, which are further described below in the "Detailed Description" section. This section is not intended to identify key aspects or major aspects of the claimed subject matter. In addition, this section is not intended to be used as an aid in determining the scope of the claimed subject matter.

Описывается плавучий ядерный реактор. Плавучий ядерный реактор по настоящему изобретению содержит в целом прямоугольный резервуар, имеющий нижнюю стенку, вертикально стоящую первую торцевую стенку, вертикально стоящую вторую торцевую стенку, вертикально стоящую первую боковую стенку и вертикально стоящую вторую боковую стенку. Резервуар может иметь иные формы, чем прямоугольная. Каждая из первой торцевой стенки, второй торцевой стенки, первой боковой стенки и второй боковой стенки резервуара имеет наружную сторону, внутреннюю сторону, нижний конец и верхний конец. Резервуар углублен в землю, при этом в резервуаре содержится вода. Верхний конец резервуара может находиться на уровне земли или выше уровня земли.A floating nuclear reactor is described. The floating nuclear reactor of the present invention comprises a generally rectangular vessel having a bottom wall, a vertically standing first end wall, a vertically standing second end wall, a vertically standing first side wall, and a vertically standing second side wall. The reservoir may have shapes other than rectangular. Each of the first end wall, the second end wall, the first side wall and the second side wall of the tank has an outer side, an inner side, a lower end and an upper end. The tank is deepened into the ground, while the tank contains water. The top end of the tank may be at ground level or above ground level.

Баржа расположена на плаву в резервуаре, при этом баржа имеет нижнюю стенку, первую торцевой стенку, первую боковую стенку, вторую боковую стенку и открытый второй конец.The barge is located afloat in the tank, while the barge has a bottom wall, a first end wall, a first side wall, a second side wall and an open second end.

Ядерный реактор расположен в барже. Ядерный реактор содержит первую защитную оболочку, которая предпочтительно имеет цилиндрическую основную секцию, верхнюю секцию и нижнюю секцию. Первая защитная оболочка выполнена из нержавеющей стали или из другого пригодного материала. Первая защитная оболочка расположена на открытом конце баржи, при этом боковые стороны первой защитной оболочки находятся в зацеплении с концами боковых стенок баржи, закрывая открытый конец баржи. Это расположение первой защитной оболочки обеспечивает контакт части наружной стороны первой защитной оболочки с водой в резервуаре для охлаждения первой защитной оболочки. Первая защитная оболочка образует герметичное внутреннее отделение. Во внутреннем отделении первой защитной оболочки расположен корпус реактора с образованием воздушного отделения между наружной стороной корпуса реактора и внутренней стороной первой защитной оболочки. Корпус реактора поддерживается внутри первой защитной оболочки множеством креплений. Корпус реактора может располагаться по центру внутри первой защитной оболочки или смещенным вбок от центральной оси первой защитной оболочки.The nuclear reactor is located in a barge. The nuclear reactor comprises a first containment, which preferably has a cylindrical main section, an upper section and a lower section. The first containment is made of stainless steel or other suitable material. The first containment is located at the open end of the barge, while the sides of the first containment are engaged with the ends of the side walls of the barge, closing the open end of the barge. This arrangement of the first containment ensures that part of the outer side of the first containment is in contact with the water in the first containment cooling tank. The first containment forms a sealed inner compartment. The reactor vessel is located in the inner compartment of the first containment to form an air compartment between the outer side of the reactor vessel and the inner side of the first containment. The reactor vessel is supported within the first containment by a plurality of fasteners. The reactor vessel may be centrally located within the first containment, or offset laterally from the central axis of the first containment.

Первая защитная оболочка имеет установленный на ней на ее нижнем конце затвор или запорный элемент, который избирательно закрывает нижнее отверстие в первой защитной оболочке. Нижнее отверстие в первой защитной оболочке находится в гидравлическом сообщении с водой в резервуаре, когда затвор или запорный элемент открыт, так что воздушное отделение может заполняться водой. Первая защитная оболочка может также иметь проходящую от ее нижнего конца нижнюю водяную трубу, которая находится в гидравлическом сообщении с воздушным отделением. В этой нижней трубе расположен нормально закрытый односторонний клапан. Наружный конец нижней трубы находится в гидравлическом сообщении с водой в резервуаре. Когда односторонний клапан в водяной трубе находится в закрытом положении, текучая среда в воздушном отделении не может вытекать наружу по водяной трубе. Когда односторонний клапан в водяной трубе открыт, вода из резервуара может проходить вверх по водяной трубе для заполнения водой воздушного отделения.The first containment has a closure or locking element installed on it at its lower end, which selectively closes the lower opening in the first containment. The lower opening in the first containment is in fluid communication with the water in the reservoir when the closure or closure is opened so that the air space can be filled with water. The first containment may also have a lower water pipe extending from its lower end, which is in fluid communication with the air compartment. This downpipe contains a normally closed one-way valve. The outer end of the downpipe is in hydraulic communication with the water in the tank. When the one-way valve in the water pipe is in the closed position, the fluid in the air compartment cannot flow out through the water pipe. When the one-way valve in the water pipe is opened, water from the tank can flow up the water pipe to fill the air compartment with water.

Корпус реактора расположен во внутреннем отделении первой защитной оболочки и поддерживается в нем креплениями, которые простираются между внешними стенками корпуса реактора и внутренними сторонами первой защитной оболочки. В одном варианте осуществления корпус реактора расположен по центру внутри первой защитной оболочки. Во втором варианте осуществления корпус реактора смещен от центральной оси первой защитной оболочки. Корпус реактора имеет внутреннее отделение, которое заполнено текучей средой.The reactor vessel is located in the inner compartment of the first containment and is supported therein by fasteners that extend between the outer walls of the reactor vessel and the inner sides of the first containment. In one embodiment, the reactor vessel is located centrally within the first containment. In the second embodiment, the reactor vessel is offset from the central axis of the first containment. The reactor vessel has an internal compartment which is filled with fluid.

Верхняя секция корпуса реактора имеет проходящую вверх от него верхнюю трубу или трубку, которая находится в гидравлическом сообщении с внутренним отделением корпуса реактора. В проходящей вверх из корпуса реактора верхней трубе расположен необязательный первый клапан. Первый клапан представляет собой электрический клапан открытия-закрытия, который нормально закрыт, но который открывается, если от него отключается электропитание. Множество разнесенных друг от друга охлаждающих трубок находятся в гидравлическом сообщении с верхней трубкой и простираются вниз от нее между первой защитной оболочкой и корпусом реактора в воздушном отделении. Нижние концы охлаждающих трубок гидравлически соединены с нижней трубой или трубкой, которая простирается вниз от корпуса реактора. В нижней трубке расположен необязательный второй клапан. Необязательный второй клапан представляет собой электрический клапан открытия-закрытия, который нормально закрыт, но который открывается, если от него отключается электропитание. В верхней трубке после необязательного первого клапана расположен нормально закрытый и необязательный односторонний третий клапан. Необязательный третий клапан, будучи закрыт, предотвращает протекание воды вверх в охлаждающей трубке в верхнюю секцию корпуса реактора. В нижней трубке после необязательного второго клапана расположен нормально закрытый и необязательный односторонний четвертый клапан. Необязательный четвертый клапан, будучи закрыт, предотвращает вытекание воды в корпусе реактора из него наружу.The upper section of the reactor vessel has an upper tube or tube extending upward from it, which is in fluid communication with the internal compartment of the reactor vessel. An optional first valve is located in the top tube extending upwards from the reactor vessel. The first valve is an electrical open-close valve that is normally closed but opens when power is removed from it. A plurality of spaced apart cooling tubes are in fluid communication with and extend downward from the top tube between the first containment and the reactor vessel in the air compartment. The lower ends of the cooling tubes are hydraulically connected to a bottom tube or tube that extends downward from the reactor vessel. An optional second valve is located in the lower tube. The optional second valve is an electrical open-close valve that is normally closed but opens when power is removed from it. In the upper tube, after the optional first valve, there is a normally closed and optional one-way third valve. An optional third valve, when closed, prevents water from flowing upward in the cooling tube into the upper section of the reactor vessel. Downstream of the optional second valve is a normally closed and optional one-way fourth valve. An optional fourth valve, when closed, prevents water in the reactor vessel from flowing out of it.

Теплообменник расположен смежно с первой защитной оболочкой и содержит основную секцию, верхнюю секцию и нижнюю секцию. Конструкция теплообменника может принимать множество форм. Теплообменник содержит наружную стенку или вторую защитную оболочку, которая выполнена из металла. Внутри второй защитной оболочки теплообменника расположен корпус, который поддерживается в нем креплениями. Корпус имеет внутреннее отделение, которое заполнено текучей средой.The heat exchanger is located adjacent to the first containment and contains the main section, the upper section and the lower section. The design of a heat exchanger can take many forms. The heat exchanger contains an outer wall or a second protective shell, which is made of metal. Inside the second protective shell of the heat exchanger there is a casing, which is supported in it by fasteners. The housing has an internal compartment which is filled with fluid.

Первая секция трубки находится в гидравлическом сообщении с внутренним отделением корпуса реактора и простирается наружу от него и простирается через первую защитную оболочку, через вторую защитную оболочку теплообменника, а затем через корпус теплообменника в его внутреннее отделение. Вторая секция трубки простирается от первой секции трубки во внутреннем отделении. Третья секция трубки простирается от второй секции трубки, через стенку корпуса теплообменника, через наружную стенку теплообменника и через защитную оболочку и через стенку корпуса реактора, так что она находится в гидравлическом сообщении с внутренним отделением корпуса реактора. Четвертая секция трубки простирается от внутреннего отделения теплообменника к турбине. Возвратная линия или трубка простирается от выходной стороны турбины во внутреннее отделение теплообменника. Турбина приводит в действие генератор обычным образом, при этом генератор имеет линии электропередач, простирающиеся от него обычным образом.The first section of the tube is in fluid communication with and extends outward from the inner compartment of the reactor vessel and extends through the first containment shell, through the second containment shell of the heat exchanger, and then through the heat exchanger shell into its inner compartment. The second section of the tube extends from the first section of the tube in the inner compartment. The third tube section extends from the second tube section, through the wall of the heat exchanger, through the outer wall of the heat exchanger, and through the containment and through the wall of the reactor vessel, so that it is in fluid communication with the internal compartment of the reactor vessel. The fourth section of the tube extends from the inner compartment of the heat exchanger to the turbine. The return line or tube extends from the outlet side of the turbine into the interior of the heat exchanger. The turbine drives a generator in a conventional manner, with the generator having power lines extending from it in a conventional manner.

Когда энергетический ядерный реактор функционирует обычным образом, необязательные первый, второй, третий и четвертый клапаны, если они используются, будут закрыты. Если первый, второй, третий и четвертый клапаны не используются, циркуляции текучей среды через узел охлаждающих трубок не будет. Нагретая текучая среда или водяной пар, создаваемый во внутреннем отделении корпуса реактора, будет высвобождаться в корпус теплообменника посредством верхней секции трубки. По мере того, как нагретая текучая среда или водяной пар проходит через верхнюю секцию трубки, промежуточную секцию трубки и нижнюю секцию трубки, текучая среда во внутреннем отделении корпуса теплообменника будет нагреваться. Нагретая текучая среда и/или водяной пар во внутреннем отделении корпуса теплообменника будет высвобождаться в турбину, приводя в действие турбину и генератор, приводимый в действие турбиной. Возвратная линия для текучей среды и/или водяного пара простирается от выходной стороны турбины до внутреннего отделения корпуса теплообменника.When the nuclear power reactor is operating normally, the optional first, second, third and fourth valves, if used, will be closed. If the first, second, third and fourth valves are not used, there will be no circulation of fluid through the cooling tube assembly. The heated fluid or steam generated in the interior of the reactor vessel will be released into the heat exchanger vessel via the top section of the tube. As the heated fluid or water vapor passes through the top tube section, the intermediate tube section, and the bottom tube section, the fluid in the interior of the heat exchanger housing will be heated. The heated fluid and/or steam in the interior of the heat exchanger housing will be released into the turbine, driving the turbine and a generator driven by the turbine. The return line for fluid and/or steam extends from the outlet side of the turbine to the interior of the heat exchanger housing.

Если ядерный реактор перегревается или давление в нем становится слишком высоким, затвор на нижнем конце первой защитной оболочки откроется для заполнения водой воздушного отделения корпуса реактора, чтобы охладить его, а также узел охлаждающих трубок. Первый клапан, второй клапан, третий клапан и четвертый клапан, если они используются, откроются, чтобы дать возможность горячей текучей среде и/или водяному пару из внутреннего отделения корпуса реактора проходить через охлаждающие трубки, которые находятся в контакте с водой в воздушном отделении, для охлаждения текучей среды и/или водяного пара в охлаждающих трубках.If the nuclear reactor overheats or becomes too pressurized, a shutter at the lower end of the first containment will open to fill the reactor pressure vessel air compartment with water to cool it as well as the cooling tube assembly. The first valve, second valve, third valve, and fourth valve, if used, will open to allow hot fluid and/or water vapor from the interior of the reactor vessel to pass through cooling tubes that are in contact with water in the air compartment, to cooling the fluid and/or water vapor in the cooling tubes.

Множество узлов подвеса соединяют баржу с резервуаром, чтобы поддерживать баржу в условии по уровню. Узлы подвеса также позволяют барже перемещаться вниз и вверх в резервуаре в случае удара самолета, удара ракеты или землетрясения. Узлы подвеса также предотвращают вступление баржи в контакт с резервуаром.A plurality of suspension units connect the barge to the tank to keep the barge in level condition. Suspensions also allow the barge to move up and down in the tank in the event of an aircraft strike, missile strike or earthquake. Suspensions also prevent the barge from coming into contact with the tank.

Главной задачей изобретения является создание усовершенствованного плавучего энергетического ядерного реактора.The main objective of the invention is to create an improved floating nuclear power reactor.

Другой задачей изобретения является создание плавучего энергетического ядерного реактора, имеющего аварийную систему теплообмена.Another object of the invention is the creation of a floating nuclear power reactor having an emergency heat exchange system.

Другой задачей изобретения является создание плавучего энергетического ядерного реактора, причем ядерный реактор располагается на барже, которая плавает в воде резервуара или в массе воды.Another object of the invention is to provide a floating nuclear power reactor, wherein the nuclear reactor is located on a barge that floats in the water of a reservoir or in a body of water.

Другой задачей изобретения является создание энергетического ядерного реактора, который установлен на барже, плавающей в резервуаре, при этом предусмотрены узлы подвеса для поддержания баржи и ядерного реактора в условии по уровню и для того, чтобы позволить барже перемещаться вверх и вниз в резервуаре.Another object of the invention is to provide a nuclear power reactor that is mounted on a barge floating in a tank, with suspension units provided to keep the barge and the nuclear reactor in level condition and to allow the barge to move up and down in the tank.

Другой задачей изобретения является создание плавучего энергетического ядерного реактора, у которого часть защитной оболочки находится в контакте с водой в резервуаре.Another object of the invention is to provide a floating nuclear power reactor in which part of the containment is in contact with the water in the tank.

Другой задачей изобретения является создание плавучего энергетического ядерного реактора, содержащего уникальный узел охлаждающих трубок, связанных с ним.Another object of the invention is to provide a floating nuclear power reactor having a unique cooling tube assembly associated with it.

Эти и другие задачи будут очевидны специалистам в данной области техники.These and other objects will be apparent to those skilled in the art.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Неограничивающие и неисчерпывающие варианты осуществления настоящего изобретения описываются со ссылками на следующие далее фигуры, где сходные ссылочные номера относятся к сходным деталям на различных видах, если не указано иного.Non-limiting and non-exhaustive embodiments of the present invention are described with reference to the following figures, where like reference numbers refer to like parts in different views, unless otherwise indicated.

Фиг.1 представляет собой общий вид в перспективе, иллюстрирующий плавучий энергетический ядерный реактор по настоящему изобретению, плавающий в заполненном водой резервуаре;Fig. 1 is a general perspective view illustrating the floating nuclear power reactor of the present invention floating in a water-filled tank;

Фиг. 2 представляет собой частичный вид в разрезе, если смотреть сверху на плавучий энергетический ядерный реактор по настоящему изобретению;Fig. 2 is a partial sectional view as viewed from above of the floating nuclear power reactor of the present invention;

Фиг. 2А представляет собой вид, сходный с Фиг. 2, за исключением того, что корпус ядерного реактора на Фиг. 2 перемещен ближе к металлической конструкции защитной оболочки реактора;Fig. 2A is a view similar to FIG. 2, except that the nuclear reactor vessel of FIG. 2 moved closer to the metal structure of the reactor containment;

Фиг. 3 представляет собой вид в разрезе плавучего энергетического ядерного реактора по настоящему изобретению;Fig. 3 is a sectional view of a floating nuclear power reactor of the present invention;

Фиг. 3А представляет собой вид, сходный с Фиг. 3, за исключением того, что корпус реактора перемещен ближе к одной стороне металлической защитной оболочки;Fig. 3A is a view similar to FIG. 3, except that the reactor vessel has been moved closer to one side of the metal containment;

Фиг. 4 представляет собой вид в разрезе части плавучего энергетического ядерного реактора по настоящему изобретению;Fig. 4 is a sectional view of a portion of a floating nuclear power reactor of the present invention;

Фиг. 5 представляет собой вид в разрезе, сходный с Фиг. 3, за исключением того, что конструкция защитной оболочки реактора заполнена аварийной охлаждающей водой; иFig. 5 is a sectional view similar to FIG. 3, except that the reactor containment structure is filled with emergency cooling water; and

Фиг. 6 представляет собой вид, сходный с Фиг. 2, за исключением того, что направляющие узлов подвеса прикреплены к барже вместо резервуара, а цепи узлов подвеса прикреплены к резервуару.Fig. 6 is a view similar to FIG. 2, except that the hanger rails are attached to the barge instead of the tank, and the hanger chains are attached to the tank.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Варианты осуществления описываются более полно ниже со ссылками на прилагаемые фигуры, которые составляют его часть и в качестве иллюстрации показывают конкретные иллюстративные варианты осуществления. Эти варианты осуществления описываются достаточно подробно, чтобы обеспечить возможность осуществления изобретения специалистами в данной области техники. Однако варианты осуществления могут быть реализованы во множестве различных форм и не должны рассматриваться как ограниченные приведенными здесь вариантами осуществления. Поэтому нижеследующее подробное описание не должно восприниматься в ограничивающем смысле, при этом объем настоящего изобретения определяется только прилагаемой формулой изобретения.Embodiments are described more fully below with reference to the accompanying figures, which form part of it and show specific exemplary embodiments by way of illustration. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to carry out the invention. However, the embodiments may be implemented in a variety of different forms and should not be construed as limited to the embodiments provided herein. Therefore, the following detailed description should not be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is determined only by the appended claims.

Заявитель ранее получил патенты США №№9378855, 9396823 и 9502143, относящиеся к плавучим энергетическим ядерным реакторам. Заявитель включил раскрытие упомянутых выше патентов во всей их полноте сюда по ссылке для завершения данного раскрытия при необходимости. Используемый в настоящем документе термин текучая среда может включать водяной пар.Applicant has previously received US Pat. The Applicant has incorporated the disclosure of the above patents in their entirety here by reference to complete this disclosure where appropriate. As used herein, the term fluid may include steam.

Плавучий ядерный реактор по настоящему изобретению обозначен в целом ссылочным номером 10. Ядерный реактор 10 плавает в бетонном резервуаре 12, имеющем нижнюю (донную) стенку 14, первую торцевую стенку 16, вторую торцевую стенку 18, первую боковую стенку 20, вторую боковую стенку 22 и открытый верхний конец 24. Резервуар 12 углублен в землю 26, как видно на Фиг. 1, так что верхний конец 24 резервуара 12 находится на уровне 28 земли или выше него. Резервуар 12 частично заполнен водой 30 из источника воды. Резервуар 12 также может представлять собой массу воды. Предпочтительно, вода 30 поступает в резервуар 12 под действием силы тяжести.The floating nuclear reactor of the present invention is designated generally with reference number 10. The nuclear reactor 10 floats in a concrete tank 12 having a bottom (bottom) wall 14, a first end wall 16, a second end wall 18, a first side wall 20, a second side wall 22 and open upper end 24. The reservoir 12 is recessed into the ground 26, as seen in FIG. 1 so that the upper end 24 of the reservoir 12 is at or above ground level 28. The reservoir 12 is partially filled with water 30 from a water source. Reservoir 12 may also be a body of water. Preferably, water 30 enters reservoir 12 by gravity.

Номер 32 относится к баржеподобному судну (далее - «баржа»), которое(ая) плавает в резервуаре 12. Баржа 32 содержит нижнюю стенку 34, первую боковую стенку 36, вторую боковую стенку 38, полукруглую торцевую стенку 40 и открытый конец 41 на концах 42 и 43 боковых стенок 36 и 38 соответственно. Баржа 32 выполнена из металлического материала, такого как нержавеющая сталь, сталь, железо, алюминий или другой пригодный материал. Баржа 32 поддерживается в резервуаре 12 множеством верхних узлов 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56 и 58 подвеса, которые простираются между баржей 32 и резервуаром 12, как будет подробно описано ниже. Баржа 32 также поддерживается в резервуаре 12 восемью нижними узлами подвеса, идентичными узлам 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56 и 58 подвеса, которые располагаются ниже узлов 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56 и 58 подвеса.Number 32 refers to a barge-like vessel (hereinafter referred to as the “barge”) that floats in the tank 12. The barge 32 includes a bottom wall 34, a first side wall 36, a second side wall 38, a semicircular end wall 40 and an open end 41 at the ends 42 and 43 of the side walls 36 and 38, respectively. The barge 32 is made of a metallic material such as stainless steel, steel, iron, aluminum, or other suitable material. Barge 32 is supported in tank 12 by a plurality of upper suspension assemblies 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56 and 58 that extend between barge 32 and tank 12, as will be described in detail below. The barge 32 is also supported in the tank 12 by eight lower suspension nodes identical to the suspension nodes 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56 and 58, which are located below the suspension nodes 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56 and 58 suspension.

Номер 59 относится к ядерному реактору, который располагается в барже 32, закрывая открытый конец 41 баржи, как будет подробно объяснено ниже. Реактор 59 содержит вертикально стоящую защитную оболочку 60, которая имеет цилиндрическую основную часть 62, верхнюю секцию 64 и нижнюю секцию 66. Защитная оболочка 60 выполнена из нержавеющей стали или другого пригодного материала. Защитная оболочка 60 расположена на открытом конце 41 баржи 32, при этом стороны защитной оболочки 60 находятся в зацеплении соответственно с концами 42 и 43 боковых стенок 36 и 38 баржи 32 и прикреплены к ним посредством сварки или чего-либо подобного, закрывая открытый конец 41 баржи 32. Описанное здесь расположение защитной оболочки 60 обеспечивает контакт части наружной стороны защитной оболочки 60 с водой 30 в резервуаре 12 для охлаждения защитной оболочки 60. Защитная оболочка 60 образует герметичное внутреннее отделение 68.Number 59 refers to a nuclear reactor which is located in the barge 32, covering the open end 41 of the barge, as will be explained in detail below. The reactor 59 includes a vertically standing containment 60 which has a cylindrical main body 62, an upper section 64 and a lower section 66. The containment 60 is made of stainless steel or other suitable material. The containment 60 is located at the open end 41 of the barge 32, with the sides of the containment 60 being engaged with and attached to the ends 42 and 43 of the side walls 36 and 38 of the barge 32, respectively, by welding or the like, covering the open end 41 of the barge. 32. The arrangement of containment 60 described herein allows a portion of the outer side of containment 60 to contact water 30 in reservoir 12 to cool containment 60. Containment 60 forms a sealed interior compartment 68.

Защитная оболочка 60 имеет установленный в ней затвор 70, как видно на Фиг. 2, который закрывает отверстие 71 в защитной оболочке 60. Защитная оболочка 60 может также иметь простирающуюся от ее нижнего конца трубу 72, которая находится в гидравлическом сообщении с воздушным отделением 68. В трубе 72 расположен нормально закрытый односторонний клапан 74. В некоторых случаях отверстие 71 и затвор или запорный элемент 70 могут быть не нужны.The containment 60 has a closure 70 installed therein, as seen in FIG. 2 that covers opening 71 in containment 60. Containment 60 may also have a tube 72 extending from its lower end that is in fluid communication with air compartment 68. A normally closed one-way valve 74 is located in tube 72. In some cases, opening 71 and the closure or closure 70 may not be needed.

Корпус 75 реактора располагается в отделении 68 и имеет внутреннее отделение 76. Корпус 75 поддерживается в отделении 68 креплениями 77, которые простираются между внешними стенками корпуса 75 реактора и внутренней стороной защитной оболочки 60, как видно на Фиг. 2. Как видно на Фиг. 2, корпус 75 реактора расположен по центру в защитной оболочке 60. Фиг. 2А идентична Фиг. 2 за исключением того, что корпус 75 реактора расположен ближе к одной стороне защитной оболочки 60. Как видно на Фиг. 2А, расположение корпуса 75 реактора ближе к теплообменнику укорачивает простирающиеся между ними секции трубки, тем самым уменьшая шанс разрыва трубы или трубки в контуре.The reactor vessel 75 is located in compartment 68 and has an internal compartment 76. The vessel 75 is supported in compartment 68 by fasteners 77 that extend between the outer walls of the reactor vessel 75 and the inner side of the containment 60, as seen in FIG. 2. As seen in FIG. 2, reactor vessel 75 is centrally located in containment 60. FIG. 2A is identical to FIG. 2, except that the reactor vessel 75 is located closer to one side of containment 60. As seen in FIG. 2A, positioning the reactor vessel 75 closer to the heat exchanger shortens the tube sections extending therebetween, thereby reducing the chance of a tube or tube rupture in the loop.

Верхняя секция корпуса 75 реактора содержит простирающуюся от нее трубу или трубку 78, которая находится в гидравлическом сообщении с внутренним отделением 76. В трубке 78 расположен электрический клапан 80 открытия-закрытия. В трубке 78 после клапана 80 расположен нормально закрытый односторонний клапан 81. Множество трубок 82 гидравлически соединены с трубкой 78 и простираются вниз от нее между защитной оболочкой 60 и корпусом реактора 75. Нижние концы трубок 82 гидравлически соединены с простирающейся вниз от корпуса 75 реактора трубой или трубкой 84, внутренний конец которой находится в гидравлическом сообщении с внутренним отделением 76. В трубке 84 расположен электрический клапан 86 открытия-закрытия. В трубке 84 перед клапаном 86 расположен нормально закрытый односторонний клапан 87. Клапаны 80 и 86 представляют собой электрические клапаны и являются нормально закрытыми. Если электропитание отключается, клапаны 80 и 86 переходят в свое открытое положение, чтобы обеспечить возможность прохождения через них горячей текучей среды и/или водяного пара. Открытый клапан 80 дает возможность прохождения текучей среды и/или водяного пара через него к нижнему концу трубок 82. Открытый клапан 86 дает возможность прохождения текучей среды и/или водяного пара вверх во внутреннее отделение 76 корпуса 75. Клапаны 80 и 86 отделяют контур трубки от корпуса реактора в то время, когда реактор функционирует. В случае отключения электричества или любой другой причины аварийного отключения, клапаны 80 и 86 открываются, чтобы дать возможность горячей жидкости в корпусе 75 реактора перемещаться в контур охлаждения. Когда клапаны 80 и 86 открыты, любое перемещение вверх жидкости в трубках 82 предотвращалось бы односторонними клапанами 87 и 81.The upper section of the reactor vessel 75 includes a tube or tube 78 extending therefrom, which is in fluid communication with the interior compartment 76. An electric open-close valve 80 is located in the tube 78. A normally closed one-way valve 81 is located in tube 78 after valve 80. A plurality of tubes 82 are hydraulically connected to and extend downward from tube 78 between containment 60 and reactor vessel 75. tube 84, the inner end of which is in fluid communication with the inner compartment 76. In the tube 84 is an electric valve 86 opening-closing. In the tube 84 in front of the valve 86 is a normally closed one-way valve 87. Valves 80 and 86 are electric valves and are normally closed. If power is turned off, valves 80 and 86 move to their open position to allow hot fluid and/or steam to pass through. Open valve 80 allows fluid and/or water vapor to pass through to the lower end of tubes 82. Open valve 86 allows fluid and/or water vapor to pass up into interior compartment 76 of housing 75. Valves 80 and 86 separate the tube loop from reactor vessel while the reactor is operating. In the event of a power outage or any other cause of emergency shutdown, valves 80 and 86 open to allow the hot liquid in reactor vessel 75 to move into the cooling loop. When valves 80 and 86 are open, any upward movement of liquid in tubes 82 would be prevented by one-way valves 87 and 81.

Клапаны 80, 81, 86 и 87 являются необязательными. Если клапаны 80, 81, 86 и 87 не используются, то циркуляции текучей среды в узле охлаждающих трубок не будет, пока воздушное отделение 68 не заполнится водой.Valves 80, 81, 86 and 87 are optional. If valves 80, 81, 86 and 87 are not used, there will be no circulation of fluid in the cooling tube assembly until air compartment 68 is filled with water.

Номер 88 относится к вертикально стоящему теплообменнику, который расположен смежно с защитной оболочкой 60, как видно на чертежах. Теплообменник 88 содержит центральную основную часть 90, верхнюю секцию 92 и нижнюю секцию 94. Теплообменник 88 содержит наружную стенку 96, которая выполнена из металлического материала, такого как нержавеющая сталь или другой пригодный материал. Внутри теплообменника 88 расположен корпус 98, поддерживаемый в нем простирающимися между ними креплениями 100. Стенка 96 и корпус 98 образуют внутреннее отделение 99. Корпус 98 имеет внутреннее отделение 101.Number 88 refers to a vertically standing heat exchanger, which is located adjacent to the containment 60, as seen in the drawings. The heat exchanger 88 includes a central body 90, an upper section 92 and a lower section 94. The heat exchanger 88 includes an outer wall 96 which is made of a metallic material such as stainless steel or other suitable material. Within heat exchanger 88 is a housing 98 supported therein by fixtures 100 extending therebetween. Wall 96 and housing 98 form an interior compartment 99. Housing 98 has an interior compartment 101.

Номер 102 относится к трубке, имеющей секции 104, 106 и 108 трубки. Секция 104 трубки находится в гидравлическом сообщении с корпусом 75 реактора и простирается наружу от него и простирается через защитную оболочку 60, через наружную стенку 96 теплообменника 88 и затем через корпус 98 в отделение 101. В секции 104 трубки расположен электрический клапан 142 открытия-закрытия, являющийся нормально открытым. Клапан 142 закроется, если отключится электропитание или если возникнет разрыв трубы снаружи защитной оболочки 60. Секция 106 трубки простирается от секции 104 трубки во внутреннем отделении 101, как видно на Фиг. З. В секции 108 трубки расположен электрический клапан 144 открытия-закрытия, являющийся нормально открытым. Клапан 144 закроется, если отключится электропитание или если возникнет разрыв трубы снаружи защитной оболочки 60. Секция 108 трубки простирается от секции 106 трубки через стенку корпуса 98, через наружную стенку 96 теплообменника 88, через защитную оболочку 60 и через стенку корпуса 75 реактора, таким образом находясь в гидравлическом сообщении с внутренним отделением 76 корпуса 75 реактора.Number 102 refers to a tube having sections 104, 106 and 108 of the tube. The tube section 104 is in fluid communication with and extends outwardly from the reactor vessel 75 and extends through the containment 60, through the outer wall 96 of the heat exchanger 88 and then through the vessel 98 into the compartment 101. In the tube section 104 is located an electric open-close valve 142, being normally open. The valve 142 will close if there is a power failure or if a pipe break occurs outside the containment 60. The tubing section 106 extends from the tubing section 104 in the inner compartment 101 as seen in FIG. H. In the section 108 of the tube is an electric valve 144 open-close, which is normally open. The valve 144 will close if there is a power failure or if a pipe break occurs outside the containment 60. A tube section 108 extends from the tube section 106 through the wall of the housing 98, through the outer wall 96 of the heat exchanger 88, through the containment 60 and through the wall of the reactor vessel 75, thus being in fluid communication with the internal compartment 76 of the housing 75 of the reactor.

Трубка 110 простирается от внутреннего отделения 101 теплообменника 88 к турбине 112. Возвратная линия или трубка 114 простирается от выходной стороны турбины 112 до внутреннего отделения 101 теплообменника 88. Турбина 112 приводит в действие генератор 116 обычным образом, при этом генератор 116 имеет линии 118 электропередачи, проходящие от него обычным образом.The tube 110 extends from the inner compartment 101 of the heat exchanger 88 to the turbine 112. The return line or tube 114 extends from the outlet side of the turbine 112 to the inner compartment 101 of the heat exchanger 88. The turbine 112 drives the generator 116 in the usual way, while the generator 116 has power lines 118, passing from it in the usual way.

К внутренней стороне торцевой стенки 18 прикреплена пара вертикально расположенных направляющих или каналов 120 и 122. К внутренней стороне боковой стенки 20 прикреплена пара вертикально расположенных направляющих или каналов 124 и 126. К внутренней стороне торцевой стенки 16 прикреплена пара вертикально расположенных направляющих или каналов 128 и 130. К внутренней стороне боковой стенки 22 прикреплена пара вертикально расположенных направляющих или каналов 132 и 134. Каждая из направляющих 120, 122, 124, 126, 128, 130, 132 и 134 имеет верхнее колесо и нижнее колесо, которые могут двигаться в них вертикально.Attached to the inside of the end wall 18 is a pair of vertical guides or channels 120 and 122. Attached to the inside of the side wall 20 is a pair of vertical guides or channels 124 and 126. Attached to the inside of the end wall 16 is a pair of vertical guides or channels 128 and 130. A pair of vertical guides or channels 132 and 134 are attached to the inside of the side wall 22. Each of the guides 120, 122, 124, 126, 128, 130, 132 and 134 has an upper wheel and a lower wheel that can move vertically in them.

Поскольку узлы 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56 и 58 подвеса являются идентичными, за исключением длины, подробно будет описан только узел 48 подвеса. Узел 48 подвеса содержит верхнюю цепь 136, нижнюю цепь 138 и промежуточную цепь 140. Наружные концы цепей 136, 138 и 140 прикреплены к верхнему колесу в направляющей 122. Внутренние концы цепей 136, 138 и 140 прикреплены к барже 32. Как можно увидеть, верхняя цепь 136 простирается вверх и внутрь от направляющей 122 до баржи 32. Как также можно увидеть, нижняя цепь 138 простирается вниз и внутрь от направляющей 122 до баржи 32. Кроме того, как можно увидеть, промежуточная цепь 140 простирается горизонтально внутрь от направляющей 122 до баржи 32. Узел подвеса под узлом 46 подвеса будет подобным же образом прикреплен к нижнему колесу в направляющей 122 и к барже 32. Другие узлы подвеса будут прикрепляться к направляющим 124, 126,128, 130, 132 и 134 и к барже 32.Since the suspension units 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56 and 58 are identical except for the length, only the suspension unit 48 will be described in detail. The suspension assembly 48 includes an upper chain 136, a lower chain 138 and an intermediate chain 140. The outer ends of the chains 136, 138 and 140 are attached to the upper wheel in the guide 122. The inner ends of the chains 136, 138 and 140 are attached to the barge 32. As can be seen, the upper chain 136 extends upward and inward from guide 122 to barge 32. As can also be seen, lower chain 138 extends downward and inward from guide 122 to barge 32. In addition, as can be seen, intermediate chain 140 extends horizontally inward from guide 122 to barge 32. The suspension assembly under the suspension assembly 46 will be similarly attached to the lower wheel in the guide 122 and to the barge 32. Other suspension assemblies will be attached to the guides 124, 126,128, 130, 132 and 134 and to the barge 32.

Узлы 44, 50, 56 и 58 подвеса являются идентичными. Узлы 46, 48, 54 и 56 подвеса являются идентичными. Единственная разница между узлами 44, 50, 56, 58 подвеса и узлами 46, 48, 54 и 56 подвеса заключается в том, что узлы 46, 48, 54 и 56 подвеса несколько длиннее узлов 44, 50, 56 и 58 подвеса.The nodes 44, 50, 56 and 58 of the suspension are identical. The nodes 46, 48, 54 and 56 of the suspension are identical. The only difference between the suspension nodes 44, 50, 56, 58 and the suspension nodes 46, 48, 54 and 56 is that the suspension nodes 46, 48, 54 and 56 are somewhat longer than the suspension nodes 44, 50, 56 and 58.

Фиг. 6 иллюстрирует необязательную конструкцию, где направляющие 120, 122, 124, 126, 128, 130, 132 и 134 установлены на барже 32, а не на внутренних сторонах резервуара 12. В этой ситуации их цепи прикреплены к внутренним сторонам резервуара 12.Fig. 6 illustrates an optional design where guides 120, 122, 124, 126, 128, 130, 132 and 134 are mounted on barge 32 rather than on the insides of tank 12. In this situation, their chains are attached to the insides of tank 12.

Узлы подвеса не только поддерживают баржу 32 в условии по уровню (без крена), но и позволяют барже 32 перемещаться вверх и вниз в резервуаре 12. Кроме того, узлы подвеса предотвращают вступление баржи 32 в контакт с резервуаром 12.The hangers not only keep the barge 32 level (without list), but also allow the barge 32 to move up and down in the tank 12. In addition, the hangers prevent the barge 32 from coming into contact with the tank 12.

Хотя является предпочтительным, чтобы каждый из узлов подвеса содержал промежуточную цепь 140, имеются некоторые случаи, когда промежуточная цепь 140 не нужна.Although it is preferred that each of the suspension nodes contain an intermediate circuit 140, there are some cases where the intermediate circuit 140 is not needed.

При нормальных рабочих условиях вода или другая жидкость в отделении 76 корпуса 75 реактора нагревается обычным образом стержнями 136. В норме, если они используются, клапаны 80 и 81 в трубке 78 будут находиться в их закрытом положении, и клапаны 86 и 87 в трубке 84 будет закрыты. Кроме того, клапан 74 в трубе 72 будет закрыт. В дополнение, затвор 70 будет закрыт. При нормальных рабочих условиях горячие текучие среды и/или водяной пар, возникающие из-за нагрева жидкости в отделении 76 корпуса 75 реактора стержнями 136, будут проходить наружу из внутреннего отделения 76 с помощью секции 104 трубки 102. Секция 104 трубки простирается наружу через защитную оболочку 60, через стенку 96 теплообменника 88 и через наружную стенку корпуса 98 во внутреннее отделение 101 теплообменника 88. Затем, по мере того как горячая жидкость или водяной пар проходит через внутреннее отделение 101, тепло из секций 104, 106 и 108 трубки будет нагревать текучую среду в отделении 101. Нагретая в отделении 101 текучая среда или водяной пар поступает в турбину 112 с помощью трубки 110. Нагретая текучая среда или водяной пар в турбине 112 будет вызывать ее вращение и приводить в действие генератор 116, так что генерируемое генератором электричество будет подаваться в электрические провода 118. Возвратная линия 114 возвращает водяной пар или горячую текучую среду в отделение 101 для повторного нагрева. При нормальных рабочих условиях тот факт, что наружная сторона защитной оболочки 60 находится в контакте с холодной водой 30 в резервуаре 12, уменьшает нагрев защитной оболочки 60.Under normal operating conditions, the water or other liquid in compartment 76 of reactor vessel 75 is heated in the usual manner by rods 136. Normally, if used, valves 80 and 81 in tube 78 will be in their closed position and valves 86 and 87 in tube 84 will be closed. In addition, the valve 74 in the pipe 72 will be closed. In addition, shutter 70 will be closed. Under normal operating conditions, hot fluids and/or steam resulting from the heating of liquid in compartment 76 of reactor vessel 75 by rods 136 will flow outward from internal compartment 76 via section 104 of tube 102. Section 104 of tube extends outward through containment. 60, through the wall 96 of the heat exchanger 88 and through the outer wall of the housing 98 into the inner compartment 101 of the heat exchanger 88. Then, as the hot liquid or water vapor passes through the inner compartment 101, the heat from the tube sections 104, 106 and 108 will heat the fluid. in compartment 101. The fluid or steam heated in compartment 101 enters turbine 112 via tube 110. The heated fluid or steam in turbine 112 will cause it to rotate and drive generator 116 so that the electricity generated by the generator will be supplied to electrical wires 118. Return line 114 returns water vapor or hot fluid to the compartment 101 for reheating. Under normal operating conditions, the fact that the outer side of containment 60 is in contact with cold water 30 in reservoir 12 reduces the heating of containment 60.

Если реактор 59 перегревается или давление в нем становится слишком высоким, клапан 74 и/или затвор 70 откроется, чтобы позволить холодной воде 30 в резервуаре 12 поступать и по меньшей мере частично заполнять или заливать воздушное отделение 68, как видно на Фиг. 5. Вода в отделении 68 окружит корпус 75 реактора, охлаждая корпус 75 реактора. В дополнение к этому, откроются необязательные клапаны 80 и 81 в трубе 78 и откроются необязательные клапаны 86 и 87 в трубе 84, так что горячая текучая среда в корпусе 75 реактора потечет в трубку 82 и пойдет вниз в трубках 82. Трубки 82 окружены холодной водой в воздушном отделении 68, и она будет охлаждать горячую текучую среду или водяной пар в них. По мере того как горячая текучая среда в трубках 82 охлаждается, плотность текучей среды в трубках 82 увеличивается, вызывая движение вниз текучей среды в трубках 82. Охлажденная текучая среда или водяной пар в трубках 82 возвращается в отделение 76 для охлаждения реактора. Клапаны 81 и 87 являются предпочтительными, но необязательными, как указано. Как указано, клапан 74 и труба 72 также являются необязательными.If reactor 59 overheats or becomes too pressurized, valve 74 and/or closure 70 will open to allow cold water 30 in reservoir 12 to flow and at least partially fill or prime air compartment 68, as seen in FIG. 5. The water in compartment 68 will surround the reactor vessel 75, cooling the reactor vessel 75. In addition, optional valves 80 and 81 in conduit 78 will open and optional valves 86 and 87 in conduit 84 will open so that the hot fluid in reactor vessel 75 will flow into conduit 82 and down in conduits 82. Conduits 82 are surrounded by cold water. in the air compartment 68 and it will cool the hot fluid or water vapor therein. As the hot fluid in the tubes 82 cools, the density of the fluid in the tubes 82 increases, causing downward movement of the fluid in the tubes 82. The cooled fluid or water vapor in the tubes 82 returns to compartment 76 to cool the reactor. Valves 81 and 87 are preferred but optional as noted. As indicated, valve 74 and pipe 72 are also optional.

В итоге, когда ядерный реактор функционирует правильно, соприкосновение наружной стороны защитной оболочки 60 с водой в резервуаре 12 будет охлаждать защитную оболочку 60. В это время необязательные клапаны 80, 81, 86 и 87 будут закрыты.As a result, when the nuclear reactor is operating correctly, the contact of the outer side of the containment 60 with the water in the tank 12 will cool the containment 60. At this time, the optional valves 80, 81, 86 and 87 will be closed.

В это время клапан 81 будет предотвращать протекание текучей среды через него и клапан 80. В это время клапаны 86 и 87 будут предотвращать протекание через них. Если питание отключится, клапаны 80 и 86 откроются. Текучая среда из внутреннего пространства корпуса 75 реактора сможет проходить через клапаны 80 и 86. Клапаны 81 и 87 предотвращают любой обратный поток через них. Это приводит к тому, что горячая текучая среда движется от верхней секции внутреннего отделения 76, проходя через секции 78, 82 и 84 трубки в нижнюю секцию внутреннего отделения 76. Вода в воздушном отделении 68, охлаждающая текучую среду внутри корпуса 75 реактора с помощью трубок 82, будет предотвращать перегрев реактора.At this time, valve 81 will prevent fluid from flowing through it and valve 80. At this time, valves 86 and 87 will prevent flow through them. If the power goes out, valves 80 and 86 will open. Fluid from the interior of reactor vessel 75 will be able to pass through valves 80 and 86. Valves 81 and 87 prevent any backflow through them. This causes the hot fluid to move from the upper section of the inner compartment 76, passing through the sections 78, 82 and 84 of the tubes into the lower section of the inner compartment 76. Water in the air compartment 68, cooling the fluid inside the reactor vessel 75 with the help of tubes 82 , will prevent overheating of the reactor.

Узлы подвеса, описанные выше, поддерживают баржу 32 в условии по уровню во время сильных ветров или штормов. Узлы подвеса не только поддерживают баржу 32 по уровню во время сильных ветров или штормов, но и позволяют барже 32 перемещаться вниз в резервуаре 12, поглощая некоторую часть удара, если баржа 32 и оборудование на ней подвергнется удару ракеты или самолета.The suspension units described above keep the barge 32 in level condition during strong winds or storms. The suspension units not only keep the barge 32 level during strong winds or storms, but also allow the barge 32 to move down in the tank 12, absorbing some of the shock if the barge 32 and the equipment on it are hit by a missile or aircraft.

Таким образом, можно видеть, что изобретение решает по меньшей мере некоторые или все поставленные перед ним задачи.Thus, it can be seen that the invention solves at least some or all of its objectives.

Хотя изобретения было описано в формулировках, которые являются специфическими для определенных конструкций и технологических этапов, необходимо понимать, что изобретение, охарактеризованное в прилагаемой формуле изобретения, не обязательно ограничивается описанными конкретными конструкциями и/или этапами. Наоборот, конкретные аспекты и этапы описаны как формы осуществления заявляемого изобретения. Поскольку на практике могут быть реализованы множественные варианты осуществления изобретения без отклонения от сути и объема изобретения, настоящее изобретение изложено в формуле изобретения.Although the inventions have been described in terms that are specific to certain structures and steps, it is to be understood that the invention described in the appended claims is not necessarily limited to the particular structures and/or steps described. On the contrary, specific aspects and steps are described as forms of carrying out the claimed invention. Since multiple embodiments of the invention can be practiced without departing from the spirit and scope of the invention, the present invention is set forth in the claims.

Claims

1. Floating nuclear reactor, containing: a tank with water inside, which includes:

(a) a horizontal bottom wall having a first end, a second end, a first side, and a second side;

(b) a vertically located first end wall having a first side, a second side, a lower end and an upper end extending upward from said first end of said bottom wall;

(c) a vertical second end wall having a first side, a second side, a lower end and an upper end extending upward from said second end of said bottom wall;

(d) a vertically located first side wall having a first end, a second end, a lower end and an upper end extending between said first ends of said first and second end walls;

(e) a vertical second side wall having a first end, a second end, a lower end and an upper end extending between said second ends of said first and second end walls;

wherein each of said first end wall, said second end wall, said first side wall and said second side wall of said tank has an inner and outer side;

said reservoir is recessed into the ground, wherein said upper ends of said first end wall, said second end wall, said first side wall and said second side wall of said reservoir are at or above ground level;

a barge having a first end, a second end, a first side and a second side afloat in said reservoir;

wherein said barge contains:

(a) a vertically standing first end wall having an upper end, a lower end, a first side, a second side, an inner side, and an outer side;

(b) a vertically standing first side wall having an upper end, a lower end, a first end, a second end, an inner side, and an outer side;

(c) wherein said first end of the first side wall of said barge is connected to and extends from said second end of said first end wall of said barge;

(d) a vertically standing second side wall having an upper end, a lower end, a first end, a second end, an inner side, and an outer side;

(e) wherein said first end of said second side wall of said barge is connected to and extends from said first end of said first end wall of said barge;

(f) a horizontal bottom wall having a first end, a second end, a first side, and a second side;

(g) wherein said bottom wall extends between said lower ends of said first end wall, said first side wall and said second side wall of said barge;

(h) wherein said barge has an open end at said second ends of said first side wall, said second side wall and said second end of said barge;

an upright nuclear reactor located on said barge, at said second end of said barge;

wherein said nuclear reactor comprises a vertically standing first containment having a central section, an upper section, a lower section and an internal compartment;

said first containment shell is attached to said second ends of said first and second side walls of said barge and to said second end of said bottom wall of said barge, covering said open end of said barge;

said first containment has its outer part which is in contact with water in said reservoir; and

a vertical nuclear reactor body having an upper section and a lower section located within said inner compartment of said first containment;

a plurality of suspension nodes connecting said tank and said barge;

wherein said suspension units allow said barge to move up and down relative to said reservoir while maintaining said barge in a level condition if said barge or said nuclear reactor is subjected to an external force such as an aircraft strike, missile strike, strong wind or earthquake; and

said suspension units also prevent said barge from coming into contact with said reservoir.

2. A floating nuclear reactor according to claim 1, wherein said nuclear reactor vessel is centrally located in said interior compartment of said first containment.

3. A floating nuclear reactor according to claim 1, wherein said nuclear reactor vessel is laterally displaced relative to said interior compartment of said first containment.

4. The floating nuclear reactor of claim 1, wherein said nuclear reactor vessel is suspended in said interior compartment of said first containment by a plurality of fasteners attached to and extending between said first containment and said nuclear reactor vessel.

5. Floating nuclear reactor according to claim 1, wherein said first containment has a first water inlet formed therein, which is selectively closed by a locking element, whereby water in said reservoir will fill said interior compartment of said first containment between said first containment and said nuclear reactor vessel when said locking element is open.

6. Floating nuclear reactor according to claim 5, further comprising a second water inlet formed in said first containment, wherein in hydraulic communication with said second water inlet and water in said tank there is a water pipe, and in said water pipe there is a normally closed one-way valve, wherein said one-way valve in said water pipe is configured to fill said internal compartment of said first containment between said first containment and said nuclear reactor vessel while in the open position.

7. Floating nuclear reactor according to claim 1, wherein said first containment has a first water inlet formed in it, and at the same time, in hydraulic communication with said first water inlet and water in the tank, there is a water pipe, and in said water pipe there is a normally closed one-way valve, wherein said one-way valve in said water pipe is configured to fill said internal compartment of said first containment between said first containment and said nuclear reactor vessel while in said open position.

8. Nuclear reactor, containing:

a barge having a first end, a second end, a first side and a second side afloat on a body of water;

a vertically standing nuclear reactor located on said barge;

wherein said nuclear reactor comprises a first containment having a central section, an upper section, a lower section, and an interior compartment;

a vertical nuclear reactor vessel having an upper section and a lower section located in said inner compartment of said first containment;

wherein said nuclear reactor vessel has an internal compartment formed therein, said internal compartment of said nuclear reactor vessel having upper and lower sections;

said internal compartment of said reactor vessel contains a fluid;

said first containment and said nuclear reactor vessel are spaced apart to form an air compartment, said air compartment having an upper end and a lower end;

a cooling tube assembly having upper and lower ends;

wherein said cooling tube assembly is located in said air compartment;

said upper end of said cooling tube assembly is in fluid communication with said internal compartment of said nuclear reactor vessel in said upper section of said nuclear reactor vessel;

said cooling tube assembly extending from said upper section of said nuclear reactor vessel down through said air compartment into said lower section of said nuclear reactor vessel;

said lower end of said cooling tube assembly is in communication with said internal compartment of said reactor vessel in said lower section of said reactor vessel;

said first containment has a first water inlet formed therein, which is in fluid communication with a body of water;

a water pipe having inner and outer ends;

wherein said inner end of said water pipe is in fluid communication with said first water inlet;

said outer end of said water pipe is in fluid communication with water in said body of water; and

a one-way valve disposed in said water pipe, which is movable between a normally closed position and an open position;

wherein said one-way valve in said water pipe, being in said closed position, prevents fluid in said air compartment from flowing out through said water pipe; and

said one-way valve in said water pipe, being in said open position, allows water to flow through it from said body of water into said air compartment.

9. Nuclear reactor, containing:

a vertically standing nuclear reactor located on said barge;

said internal compartment of said reactor vessel contains a fluid;

a cooling tube assembly having upper and lower ends;

wherein said cooling tube assembly is located in said air compartment;

said cooling tube assembly extending from said upper section of said nuclear reactor vessel down through said air compartment to said lower section of said nuclear reactor vessel;

said first water inlet of said first containment normally closed by a locking element;

said locking element is movable between closed and open positions; and

said locking element, being in said open position, allows water to flow from the body of water into said air compartment to cool said cooling tube assembly and its contents.

10. A nuclear reactor according to claim 9, wherein said cooling tube assembly at said upper end has a valve movable between a normally closed position and an open position, and wherein said valve, being in said closed position, prevents fluid from flowing out of said assembly cooling tubes into said interior of said reactor vessel, wherein said valve, being in said open position, allows fluid to flow from said interior of said reactor vessel into said cooling tube assembly.

11. Nuclear reactor according to claim 10, wherein said valve is an electric open-close valve.

12. The nuclear reactor of claim 10, wherein said valve is a one-way valve.

13. The nuclear reactor of claim 10, wherein said cooling tube assembly at said lower end has a valve that is movable between a normally closed position and an open position, and wherein said valve, when in said closed position, prevents fluid from flowing out of said internal compartment of said reactor vessel into said lower end of said cooling tube assembly, wherein said valve, being in said open position, allows fluid to flow from said cooling tube assembly into said interior compartment of said reactor vessel.

14. Nuclear reactor according to claim 13, wherein said valve is an electric open-close valve.

15. The nuclear reactor of claim 13, wherein said valve is a one-way valve.

16. The nuclear reactor of claim 10, wherein at said upper end of said cooling tube assembly is at least one normally closed valve, and wherein at said lower end of said cooling tube assembly is at least one normally closed valve.

17. A floating nuclear reactor containing: a tank with water inside, which includes:

(b) a vertically positioned first end wall having a first side, a second side, a lower end and an upper end extending upward from said first end of said bottom wall;

wherein said barge contains:

(h) said barge has an open end at said second ends of said first side wall, said second side wall and said second end of said barge;

an upright nuclear reactor located on said barge at said second end of said barge;

said nuclear reactor comprises a vertically standing first containment having a central section, an upper section, a lower section and an internal compartment;

said first protective shell is attached to said second ends of said first and second side walls and to said second end of said bottom wall of said barge, covering said open end of said barge;

said first containment has its outer part which is in contact with water in said reservoir;

a vertical nuclear reactor body having an upper section and a lower section located in said inner compartment of said first containment;

said internal compartment of said reactor vessel contains a fluid;

a first cooling tube assembly having upper and lower ends;

wherein said upper end of said first cooling tube assembly is in fluid communication with said internal compartment of said nuclear reactor vessel in said upper section of said nuclear reactor vessel;

said first containment has a first water inlet formed therein at said lower end of said first containment which is in communication with said air compartment;

said first containment has a normally closed closure element mounted at said lower end of said first containment that selectively closes said first water inlet;

said normally closed seal, when moved to the open position, allows the water in said reservoir to flow into said air compartment to come into contact with said cooling tube assembly therein and into said reactor vessel;

said first containment has a second water inlet formed therein;

a normally closed valve associated with said second water inlet;

wherein said normally closed valve, when moved to its open position, allows the water in said reservoir to flow into said air compartment to come into contact with said cooling tube assembly therein and into said reactor vessel;

heat exchanger;

wherein said heat exchanger comprises a second containment shell extending around it;

said heat exchanger comprises a heat exchanger housing located in said second containment;

said heat exchanger housing and said second containment form an air chamber therebetween;

said body of said heat exchanger contains a fluid;

horizontally located first tube having inner and outer ends;

wherein said inner end of said first tube is in fluid communication with said inner compartment of said reactor vessel;

said outer end of said first tube is located in said inner compartment of said housing of said heat exchanger; a second tube having first and second ends;

wherein said first end of said second tube is in fluid communication with said outer end of said first tube in said housing of said heat exchanger;

a horizontally arranged third tube having inner and outer ends;

wherein said inner end of said third tube is in fluid communication with said inner compartment of said reactor vessel;

said outer end of said third tube is located in said inner compartment of said body of said heat exchanger;

said outer end of said third tube is in fluid communication with said second end of said second tube;

a fourth tube having first and second ends;

wherein said first end of said fourth tube is in fluid communication with said internal compartment of said housing of said heat exchanger;

a device in said barge having a fluid inlet and a fluid outlet;

wherein said second end of said fourth tube is in communication with said fluid inlet side of said device;

a fifth tube having first and second ends;

wherein said first end of said fifth tube is in fluid communication with said internal compartment of said housing of said heat exchanger; and

said second end of said fifth tube is in communication with said fluid outlet of said device;

a plurality of suspension nodes connecting said tank and said barge;

said suspension units also prevent said barge from coming into contact with said tank.

18. A floating nuclear reactor according to claim 17, wherein said device is a turbine that is connected to a generator.

19. Floating nuclear reactor, containing:

a tank having a bottom wall, a vertically standing first end wall, a vertically standing second end wall, a vertically standing first side wall, and a vertically standing second side wall;

wherein each of said first end wall, said second end wall, said first side wall, and said second side wall has an outer side, an inner side, a lower end, and an upper end;

said reservoir is deepened into the ground;

said reservoir contains water;

a barge located afloat in said tank;

wherein said barge has a first end wall, a first side wall with first and second ends, a second side wall with first and second ends, and an open second end;

a nuclear reactor located on said barge;

a plurality of suspension nodes connecting said tank and said barge;

20. Floating nuclear reactor according to claim 19, each of the said suspension nodes contains:

(a) a vertical guide having upper and lower ends mounted on said inner side of the tank wall;

(b) a flexible chain assembly having inner and outer ends;

(c) wherein said outer end of said chain assembly is vertically movable attached to said rail; and

(d) said inner end of said chain assembly is attached to said barge.

21. The floating nuclear reactor of claim 20, wherein said flexible circuit assembly comprises an upper circuit having inner and outer ends, a lower circuit having inner and outer ends, and an intermediate circuit having inner and outer ends.

22. A floating nuclear reactor according to claim 21, moreover:

(a) said upper chain extends upward and inward from said guide to said barge;

(b) said lower chain extends downward and inward from said guide to said barge; and

(c) said intermediate chain extends horizontally inward from said guide to said barge.

23. The floating nuclear reactor of claim 20, wherein said flexible circuit assembly comprises upper and lower circuits having inner and outer ends.

24. A floating nuclear reactor according to claim 23, moreover:

(a) said upper chain extends upward and inward from said guide to said barge; and

(b) said bottom chain extends downward and inward from said guide to said barge.

25. A floating nuclear reactor according to claim 19, each of the said suspension nodes contains:

(a) a vertically located guide having upper and lower ends mounted on said outer side of the barge wall;

(b) a flexible chain assembly having inner and outer ends;

(c) wherein said inner end of said chain assembly is vertically movable attached to said rail; and

(d) said outer end of said chain assembly is attached to said reservoir.

26. The floating nuclear reactor of claim 25, wherein said flexible circuit assembly comprises an upper circuit having inner and outer ends, a lower circuit having inner and outer ends, and an intermediate circuit having inner and outer ends.

27. A floating nuclear reactor according to claim 26, moreover:

(a) said top chain extends upward and outward from said guide to said reservoir;

(b) said bottom chain extends downward and outward from said guide to said reservoir; and

(c) said intermediate chain extends horizontally outward from said guide to said reservoir.

28. The floating nuclear reactor of claim 25, wherein said flexible circuit assembly comprises an upper circuit having inner and outer ends and a lower circuit having inner and outer ends.

29. A floating nuclear reactor according to claim 28, moreover:

(a) said top chain extends upward and outward from said guide to said reservoir; and

(b) said bottom chain extends downward and outward from said guide to said reservoir.

30. Floating nuclear reactor according to claim 17, wherein in said first tube between said reactor vessel and said vessel of said heat exchanger there is an electric opening-closing valve, which is normally open, and at the same time in said third tube between said reactor vessel and said vessel said heat exchanger, there is an electric open-close valve, which is normally open.

31. A method for keeping a nuclear reactor afloat, including the steps:

providing a reservoir containing water, wherein the reservoir has an open upper end, a lower wall, a vertically standing first end wall, a vertically standing second end wall, a vertically standing first side wall and a vertically standing second side wall, each of the first end wall, the second the end wall, the first side wall and the second side wall has an outer side, an inner side, a lower end and an upper end;

location of a floating barge with a nuclear reactor on it in a tank;

providing a plurality of suspension nodes; and

the interconnection of the tank and the barge by means of suspension units so that the barge can move up and down in the tank, while maintaining the barge in a level condition if the nuclear reactor or barge is subjected to an external force such as an aircraft strike, missile strike, strong wind or earthquake, and so that the barge does not come into contact with the tank.