RU4182U1 - Система преобразования энергии термоядерного реактора типа токамак - Google Patents

Abstract

Система преобразования энергии термоядерного реактора типа ТОКАМАК, содержащая бланкет реактора с каналами охлаждения жидкометаллическим теплоносителем, напорную и сливную аккумулирующие емкости, теплообменник, циркуляционный насос с напорным патрубком, входной и выходной коллекторы каналов охлаждения бланкета, отличающаяся тем, что на линии между напорным патрубком циркуляционного насоса и каналами охлаждения бланкета установлено эжекционное устройство, суженная часть которого соединена с газовыми объемами сливной и напорной аккумулирующих емкостей, к которым также подключены газодувка и фильтр, причем эжекционное устройство установлено на входе в каждый канал охлаждения жидкометаллическим теплоносителем, а к контуру жидкометаллического теплоносителя подключена через гидрозатворы вакуумируемая емкость, газовая полость которой подключена через фильтр к системе вакуумирования.

Description

ШСТЕМА ПРЕОЕРЛЗОВА1МЯ ЭНЕРГИИ ТЕРМОЯДЕРНОГО РЕЛ1ГГОРД Т1ША

Еев ретэчПГ® ОТЫОСРТТСЯ к ядерной технике и может прт.

в термоя;п,ерМ1- х установках с жидкометаллическт охл8,жде:1Изм.Д1зппст:та система преобразования энергии термодцерного реактора типа TOKruMAK (патен I8I44I6,2lBl/Ob, 1991г.)-проготип.

Система преобразования энергии термоядерного реактора типа ТОКЖШ содер1шт бланкет реа.ктора с каналами охлэжденпя жыдкометэллическим теплоносителем, нелорнлто и сливн то екк;;Т 1 лир; ло пие емкости, теплообменник, шркуляционный насос с нзлорньт петр;,бком, т-ходной и выходной коллекторы каналов охлажденрш бланкетя,.

Недостатком этой системы является отсутствие устройства, позЕодятопего выводить радиоактивные и нерадиоактивные примеси. Следствием этого является уменьшение наделсюсти, безопасности, ресурса системъ. Появление примесей в контуре в болыл 1х количествах ЕС;дет к величению локальных перегревов стенок каналов, забиванию проходных сечений руб и каналов, а следовательно, к возможности возншгновпния аварийной ситуации.

Задачей изобретения является повыЕтение безопасности, наделмости и ресурса системы.

Технический результант заключается в выведении из корттура жидкометаллического теплоносителя радиоактивных и нередиоактивных примесей.

Технический результат данного изобретения достигается за, счет того, что в системе преобразования энергии термоядерного реактора, типа , содержа1чей бланкет реактора с каналами .охлаждения жидкометаллическтта теплоносителем, налорную и сливн.о а {к;ут 1улирую11;ие емкости, ге|и1 2о&м«аднй;-;, циркуляционный насос с напорным патр; -бком, входной и выходной коллекторы каналов охлаждения бланкета, на линии

HQnoattblfl пл-рубкол/,,мелщу) циркуляционного насоса-, и .QXлcмaЗe«йf.нoлqмJfeй,cтaнoвлeнo эжекционное устройство, суженная часть которого соединена с газовьми oбъeмa I и сливной и напорной аккумулирующих емкостей, к которым также подключены газод вка и фильтр, причем эжекционное устройство vcтановлено на входе в калщый калал охлаадения жидкйметаллического теплоносителя, а к контуру жидкометаллического теплоносителя подключена через гидрозатворы вакуумируемал емкость, газовая полость которой подключена через фильтр к системе важ ; 1ирования.

:&л 6 :В1Ли

куляцией этого потока через трубопроводоа и оборудование коктлгра. 9ффекткБ1ЮС1Ъ очиствлл внутренних гюверхностейстОтлой№НР1й примесей дв хкомпончянтным потоком теплоноситель - определяется, с одной стороны максимально БОЗМОЖНЫЬЛ ра р япением отлолсений примесей, как нередиоактиБНых прод ктов коррозии конструкцг омных материалов, так и редиоактивных примесей, содержащих полоний, и выносом их в ядро потока с последдтощим выведением из объема теплоносителя, е с другой - сохрэ -юнием качества залтитных и электроизолирующих покрытий на. поверхностях констр тсц -юнных малериелов. Это Н811более оитт-т альный процесс очистки, который обеспечивает, наряду- с очисткой объема самого теплоносителя, максимально возможное удаление примесей со всех j iacTKOB внутренних поверхностей контура. Для оиистки к сливной емкости подключены газод вка и фильтр.

Установка эжектора на входном участке каждого канаяа вне магнитной системы реактора является оптимальным техническрш решением. Осуществление этого решения дает возможность отключения эжектора, при необходимости, от контура в составе канала, ос тцвствление га.рантированного подвода жидкостно-газовой смеси в каждый канал бланкета и контроля этого процесса, регулировки расхода эжектируемого газа.

Удаление прршеси висмута - источника образования полония и трития - радиоактивных веществ вакуумированием объема, теплоносителя является основным методом очистки. Для этого к контуру жидкометаллического тeшIoнocитeJш тrбдключeнa вакуумируемая емкость.

CyщIiOcть предлагаемого изобретения поясняется принципиальной схемой, приведенной на. чертеже.

Термоядерная электрическая установка содерншт бланкет реактора, включаюп1 ий Kafviepy I термоядерного реактора типа. с каналами 2 охлалсдемия жидкометаллическим теплоносителем. На линии между на.порным патрубкомЗциркуляционного насоса и каналами 2 охладдения блаикета ус:; ановлено эжекционное устройство 4, су кенная часть которого подключена, трубопроводом 5 к газовом объем; СЛИЕМОЙ емкости б, который, в свою очередь, соединен с газовым объемом акт-:51лулир; -чощей емкости 7.

К газовому объему сливной емкости 6 подключен фильтр 7 и газодувка 8. Шильтр тощие элементы фильтра. 7выполнены Е виде мелкоячеистой металлической сетки или тканевые. В последнем .е, а таюке при необходимости охлаждения , пост шающего на газод - вку, перед 7 уста.ноЕлен охладитель 9. Параллельно секция:. теплообменника 10,11 к подключена вак а дируемая емкость 12 через гидрозатворы 13. Га,зов.л полость вак - тлируемой емкости 12 соединепр тр -бопроводом 14 через фильтры 15 с системой ваку ширования. Остальные решения известного исполнения.

i Работа cHCTeiiK осу1ттестЕяявтся с фкуляция теплоносителя по контуру НШГГ производится с напора колеса 16 главного циркуляционного насоса 3 в напорный коллектор 17. Проходя через каналы 2 охлаждения бланкета и натреваясь, НЖ пост; шает в выходной горячий коллектор 18, далее теплоноситель проходит последовательно мапорн; то аккутл. емкость 7, сеьсцки 10,11 теплообменника, отдавая тепло, и далее - Е сливн ао емкость б, откуда пост;; пает на. всас рабочего колеса 16. При нообходртмости очистки теплоносителя и контура от примесей, определяемой по анализу проб теплоносителя или согласно регл | ленту, оргеяизуется циркуляция ИЖ через эжекционное устройство 4. Газ по трубопрОЕ-од; 5 a eKTnpyei-я::потоком }ШТ. Па выходе элшкционного устройства 4 формируется двухкомпонентный поток теплоноситель - газ. За счет возникающих дополГ1ительных пульсашй давлений в двухкомпонентном потоке происходит разрушение отлозкений пр14месей на стенках каналов 2 (если отложения имелись). Поскольку все в lixMT - 1соррозионно-эрозионного износа KOHCTp Tt iOHHbix материалов (сталей, ванадиевых, берилиевых сплавов и др.), а также радионуч лиды, образутощиося в резулы те нейтрортнофизических реакц1лй с компонентам- теплоносителя (ПОЛОНИЙ-21С, тритий и др.), являются поверхностно-актив-П:Ши вецестBaj,c-T, то они зах:ватываж)тся газовыми пузырька ми и транспортируются потоком лЖ в сливную емкость 6, где сепарируются и выходят в газовый объем, либо концентрируются на свободной поверхности теплоносителя. В сливной емкости 6 примеси захватываются потоком газр, пост ттающего от грзод вки 8 через фигурный наконечник.,и транспортируются совместно с галзом в фильтр 7, где газ очищается от примесей. По мере выработки фильтрующей способности фильтр тоциос элементов, контролиру емой, например, по перепад давления в них, эти элементы извлекаются в контейнер и поступают на переработку или захоронение, а на их место устанавливаются новые. Часть расхода горячего теплоносителя поступает в вак; Т лируему1о емкость 12, где он при необходимости догревается. За счет разрежения, создаваемого системой вак умирования через трубопровод 14, часть содержащихся в теплоносителе примесей (тритий, пол01ий-210) поступает в систему разделения и очистки. Так,налример, при использовании в качестве Жг1Г эвтектического сп.пава свинец-литий, из лития под действием нейтронного потока образуется тритий, который выделяется в системе разделения и очистки и используется в качестве топлива для реакции синтеза. Гидрозатворы 13 исключают поступление газа из газовой системы контура в переходных и концевых режимах работы. i сле,т.101пим обиязом.

химическими реагемтами, иктe:icифициp;)OIIiими разрушокие сбрРзовЕвтихся отложений примесей, нелример, для оксР1дкь х отложе -1ий Е зэцитмый газ вводится Бодород,еммиак и др.

Достоинством предлагаемого технического решения является то, что оно обеспечивает комплексного о шстку НМТ от нерастворсннг.гх: и частично от ррстБоренных примесей, а также внутренних поверхностей контура от возможных отложений примесей.

Неряду с этшу такое решение может быть использоваг о для формирования, деформирования заагитных, а Т8.кже электроизолируюпрК покрытий Kejt для повышения стойкости констр кционнь х материалов, так и для уненьгаения магнитогидродинамического сопротивления потока JIiMT в каналах бланкета, находящихся в мощном поперечном магнитном поле.

Применение описанного технического решения позволит значительно улучшить радиационную обстановку при нормальных и аварийных режимах, повысит безопасность системы, ее ресурс, эффективность работы.

Проректор 1Г$ ШР liTTy

АВТОРЫ:

.S. i.

В.Г.ПЕТРИКОВ

А.В.Безносов Е.Е.Гущина С.Е.Кузьминых Е.В.Муравьев П.В. Романов

Claims (1)

1. Система преобразования энергии термоядерного реактора типа ТОКАМАК, содержащая бланкет реактора с каналами охлаждения жидкометаллическим теплоносителем, напорную и сливную аккумулирующие емкости, теплообменник, циркуляционный насос с напорным патрубком, входной и выходной коллекторы каналов охлаждения бланкета, отличающаяся тем, что на линии между напорным патрубком циркуляционного насоса и каналами охлаждения бланкета установлено эжекционное устройство, суженная часть которого соединена с газовыми объемами сливной и напорной аккумулирующих емкостей, к которым также подключены газодувка и фильтр, причем эжекционное устройство установлено на входе в каждый канал охлаждения жидкометаллическим теплоносителем, а к контуру жидкометаллического теплоносителя подключена через гидрозатворы вакуумируемая емкость, газовая полость которой подключена через фильтр к системе вакуумирования.