RU90252U1 - Ядерный исследовательский реактор - Google Patents

Abstract

1. Ядерный исследовательский реактор, содержащий цилиндрический корпус со сферическим днищем и крышкой с крестовиной, входной и выходной водяные коллекторы, а также опорную решетку тепловыделяющей сборки, причем выходной водяной коллектор оснащен переливным патрубком с отверстием в верхней точке, входной водяной коллектор и переливной патрубок соединены трубопроводами с теплообменником, причем кромка перелива патрубка выходного коллектора расположена на уровне выхода воды из входного коллектора ниже рабочего уровня охлаждающей воды, на опорной решетке размещены алюминиевые вытеснители и дугообразный блок отражателей, а внутри корпуса к крышке реактора над блоком отражателей прикреплены каналы для размещения образцов-свидетелей. ! 2. Реактор по п.1, отличающийся тем, что на уровне опорной решетки размещена дополнительная опорная решетка с ограждением, на которой располагают дополнительные вертикальные бериллиевые отражатели. ! 3. Реактор по п.1, отличающийся тем, что снабжен экспериментальными каналами, крепящимися к крышке. ! 4. Реактор по п.2, отличающийся тем, что на уровне высоты ограждения дополнительной опорной решетки расположена охранная решетка, на которой размещены емкости для образцов. ! 5. Реактор по п.1, отличающийся тем, что фланцы входного и выходного патрубков расположены на разных высотах.

Description

Полезная модель относится к ядерным исследовательским реакторам типа ВВР (водо-водяной реактор), работающим при низких температурах и давлениях охлаждающих контуров, а также при низком обогащении ядерного топлива и может быть использована в экспериментальных, научных и медицинских целях.

Известен исследовательский реактор, содержащий бассейн с водой, корпус с опорной решеткой, расположенный в бассейне, активную зону с тепловыделяющими сборками, расположенную в корпусе с крышкой, контур охлаждения активной зоны с водой под давлением, включающий теплообменник и насос за пределами бассейна реактора и трубопроводы, соединяющие теплообменник и насос с активной зоной, систему управления и защиты, экспериментальные каналы и устройства (см. патент SU 797412, кл. G21C 1/14, опубл. 23.11.1982). Недостатком известного устройства является недостаточная плотность нейтронного потока в активной зоне для облучения образцов из-за отсутствия отражателя нейтронов вокруг активной зоны и возможность оголения активной зоны с последующим перегревом тепловыделяющих сборок.

Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков.

Технический результат заключается в увеличении плотности нейтронного потока в активной зоне и исключении возможности оголения активной зоны. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что ядерный исследовательский реактор содержит цилиндрический корпус со сферическим днищем и крышкой с крестовиной, входной и выходной водяные коллекторы, а также опорную решетку тепловыделяющей сборки с ограждением, причем выходной водяной коллектор оснащен переливным патрубком с отверстием в верхней точке, входной водяной коллектор и переливной патрубок соединены трубопроводами с теплообменником, причем кромка перелива патрубка выходного коллектора расположена на уровне выхода воды из входного коллектора ниже рабочего уровня охлаждающей воды, на опорной решетке размещены алюминиевые вытеснители и дугообразный блок отражателей, а внутри корпуса к крышке реактора над блоком отражателей прикреплены каналы для размещения образцов-свидетелей. На уровне опорной решетки может быть размещена дополнительная опорная решетка с ограждением, на которой располагают дополнительные вертикальные бериллиевые отражатели. Реактор целесообразно снабдить экспериментальными каналами, крепящимися к крышке. На уровне высоты ограждения опорной решетки может быть расположена охранная решетка, которая может быть использована для размещения емкостей для образцов. Фланцы входного и выходного патрубков предпочтительно расположены на разных высотах.

На фиг.1 представлен вертикальный разрез предлагаемого реактора,

на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;

на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1;

на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1.

Предлагаемый исследовательский реактор содержит корпус 1 цилиндрической формы со сферическим днищем, в котором размещены входной 2 и выходной 3 водяные коллекторы. На концах патрубков коллектора 2 расположены подвижные втулки 4. На входе в коллектор 3 расположена опорная решетка 5 для размещения на ней тепловыделяющих сборок 6, а на выходе имеется переливной патрубок 7 с отверстием 8 в верхней точке. При этом кромка перелива патрубка 7 находится на уровне выхода воды из коллектора 2 ниже рабочего уровня охлаждающей воды. Коллектор 2 и патрубок 7 соединяются трубопроводами 9 и 10 с теплообменником 11, образуя с корпусом 1 первый контур теплообмена реактора. На уровне решетки 5 расположена дополнительная опорная решетка 12 с ограждением 13, на которой размещаются дополнительные вертикальные бериллиевые отражатели 14, алюминиевые вытеснители 15 и дугообразный блок отражателей 16. На уровне высоты ограждения 13 расположена охранная решетка 17 с расположенными на ней емкостями 18 и 19 для образцов. Решетка служит для защиты внутренней области корпуса 1 от случайного падения туда различных предметов. Сверху корпус закрывается крышкой 20 с крестовиной 21.

Внутри корпуса вне активной зоны расположены группы вертикальных каналов 22 и 23. Каналы 22 сквозные, вварены в днище корпуса 1 и проходят вверх через центрирующие отверстия решеток 17, 12 и крышки 20. Каналы 23 глухие, крепятся к крышке 20 и проходят вниз через центрующие отверстия решеток 12 и 17.

Над отражателями 14 соосно с некоторыми из них расположены каналы 24 для размещения в них образцов-свидетелей. Каналы 24 крепятся к крышке 20. Внутри активной зоны расположены каналы 25 системы управления и защиты, крепящиеся к крестовине, и глухие экспериментальные каналы 26, крепящиеся к крышке 20. Через блок отражателей 16 на уровне середины высоты активной зоны проходят глухие горизонтальные каналы 27, вваренные в стенку корпуса 1. Через стенку корпуса 1 проходит сквозной наклонный канал 28. В реакторе также предусмотрены каналы 29 для образцов-свидетелей. Фланцы входного и выходного патрубков 30 расположены на разных высотах для удобства обслуживания.

Работа реактора осуществляется следующим образом. Первый и второй контуры охлаждения реактора заполняются водой, которая насосами приводится в циркуляционное движение. В каналы 25 помещают элементы системы управления и защиты, а через центральное отверстие крышки 1 на решетку 5 устанавливаются сборки 6. В глухих каналах 23, 26 и 27 размещают облучаемые образцы. Емкости 18 и 19 используются для размещения в них облучаемых образцов и тепловыделяющих сборок при их перегрузках. Через один из сквозных каналов 22 и наклонный канал 28 производится выдача на хранение отработавших сборок и облученных образцов. Один из сквозных каналов используется как переливной для контроля максимального уровня воды в корпусе 1. В случае необходимости вместо каналов 24 устанавливаются дополнительные каналы для облучения образцов, фиксирующиеся нижним концом в решетке 12. При этом соосный с дополнительным каналом бериллиевый отражатель 14 удаляется.

Циркуляция воды в корпусе 1 в штатном режиме происходит следующим образом.

После входа в коллектор 2 вода разделяется по двум патрубкам коллектора и выходит через них в корпус 1. Из корпуса вода проходит через активную зону с тепловыделяющими сборками, расположенную в начале выходного коллектора 3 и затем через кромку перелива уходит вниз выходного коллектора.

В случае аварийного вытекания воды из системы первого контура, вода внутри корпуса 1 понизится только до уровня «Н», обеспечивая отвод тепла от активной зоны за счет конвекционного теплообмена в массе воды, оставшейся в корпусе 1. Отверстие 8 служит для входа воздуха в зону перелива воды через переливную кромку выходного коллектора при опускании уровня воды до отверстия 8, что приводит к разрыву сплошного потока стекающей воды и остановке ее дальнейшего вытекания из корпуса.

Для проверки герметичности первого контура производятся гидравлические испытания путем включения в работу циркуляционных насосов. При этом для запирания выхода воды в корпусе 1 из коллектора 2 выходные отверстия коллектора 2 закрываются втулками 4. Для проведения толщинометрии и дефектоскопии стенок бака неразрушающими методами контроля предусмотрена прямоугольная шахта 31, присоединенная к стенке бака.

Выполнение ядерного исследовательского реактора предлагаемой конструкции позволяет увеличить плотность нейтронного потока в активной зоне в 1,5-2 раза; расположить в активной зоне максимальное количество облучаемых каналов; исключить возможность оголения активной зоны при проектных авариях; обеспечить надежность системы охлаждения тепловыделяющих сборок с помощью естественной циркуляции теплоносителя в случае проектных аварий (разрыв первого контура, разгерметизация бака реактора); увеличить запас реактивности для длительных (до 200 часов) кампаний реактора; увеличить проходной канал в верхней крышке при перегрузках тепловыделяющих сборок; уменьшить «мертвые» зоны в баке реактора; обеспечить возможность проведения гидравлических испытаний первого контура реактора; обеспечить возможность проведения дефектоскопии стенок бака реактора неразрушающими методами контроля; обеспечить доступ к фланцевым соединениям для обслуживания и ремонта; а также сохранить при этом внешние габаритные размеры бака реактора ВВР-ц с последующим присоединением бака реактора ИВВ.10М к имеющимся закладным коммуникациям в существующей шахте реактора ВВР-ц.

Claims (5)

1. Ядерный исследовательский реактор, содержащий цилиндрический корпус со сферическим днищем и крышкой с крестовиной, входной и выходной водяные коллекторы, а также опорную решетку тепловыделяющей сборки, причем выходной водяной коллектор оснащен переливным патрубком с отверстием в верхней точке, входной водяной коллектор и переливной патрубок соединены трубопроводами с теплообменником, причем кромка перелива патрубка выходного коллектора расположена на уровне выхода воды из входного коллектора ниже рабочего уровня охлаждающей воды, на опорной решетке размещены алюминиевые вытеснители и дугообразный блок отражателей, а внутри корпуса к крышке реактора над блоком отражателей прикреплены каналы для размещения образцов-свидетелей.

2. Реактор по п.1, отличающийся тем, что на уровне опорной решетки размещена дополнительная опорная решетка с ограждением, на которой располагают дополнительные вертикальные бериллиевые отражатели.

3. Реактор по п.1, отличающийся тем, что снабжен экспериментальными каналами, крепящимися к крышке.

4. Реактор по п.2, отличающийся тем, что на уровне высоты ограждения дополнительной опорной решетки расположена охранная решетка, на которой размещены емкости для образцов.

5. Реактор по п.1, отличающийся тем, что фланцы входного и выходного патрубков расположены на разных высотах.