WO2015088390A1 - Реактор на быстрых нейтронах и блок отражателя нейтронов реактора на быстрых нейтронах - Google Patents

Реактор на быстрых нейтронах и блок отражателя нейтронов реактора на быстрых нейтронах Download PDF

Info

Publication number
WO2015088390A1
WO2015088390A1 PCT/RU2014/000916 RU2014000916W WO2015088390A1 WO 2015088390 A1 WO2015088390 A1 WO 2015088390A1 RU 2014000916 W RU2014000916 W RU 2014000916W WO 2015088390 A1 WO2015088390 A1 WO 2015088390A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coolant
housing
reflector
neutron
active zone
Prior art date
Application number
PCT/RU2014/000916
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Сергей Викторович БУЛАВКИН
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to UAA201607313A priority Critical patent/UA118862C2/ru
Application filed by Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг" filed Critical Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг"
Priority to CA2932602A priority patent/CA2932602C/en
Priority to CN201480067454.9A priority patent/CN105849817B/zh
Priority to BR112016013344A priority patent/BR112016013344A2/pt
Priority to EA201600417A priority patent/EA029950B1/ru
Priority to KR1020167017729A priority patent/KR102259111B1/ko
Priority to JP2016536869A priority patent/JP6649887B2/ja
Priority to EP14869046.4A priority patent/EP3082132A4/en
Priority to US15/102,445 priority patent/US20170018320A1/en
Priority to MYPI2016001095A priority patent/MY184252A/en
Publication of WO2015088390A1 publication Critical patent/WO2015088390A1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • G21C15/02—Arrangements or disposition of passages in which heat is transferred to the coolant; Coolant flow control devices
    • G21C15/10—Arrangements or disposition of passages in which heat is transferred to the coolant; Coolant flow control devices from reflector or thermal shield
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C1/00—Reactor types
    • G21C1/02—Fast fission reactors, i.e. reactors not using a moderator ; Metal cooled reactors; Fast breeders
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C11/00—Shielding structurally associated with the reactor
    • G21C11/06—Reflecting shields, i.e. for minimising loss of neutrons
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • G21C15/28—Selection of specific coolants ; Additions to the reactor coolants, e.g. against moderator corrosion
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Definitions

  • the invention relates to the field of nuclear energy, and in particular to fast neutron reactors with heavy liquid metal coolant containing removable neutron reflector blocks.
  • the following requirements are imposed on reflector blocks in fast neutron reactors cooled by a heavy liquid metal coolant: protection against neutron and gamma radiation from the non-removable non-overloaded shells of the reactor installation located outside the reflector; minimization of the flow rate of the heat carrier passing through the reflector blocks, since the volume of energy released in the reflector metal structures is less than by 2-3 orders of magnitude and more than in the heat-generating elements and the flow rate of the heat transfer fluid that is used to cool the reflector blocks cools the fluid leaving the solid part of the core during mixing; minimization of the content of structural materials in the cross section of the reflector blocks in order to reduce spurious neutron capture.
  • a reflector is used in the reflector blocks, where the blocks consist of three parts: a head, a middle part and a shank.
  • Such reflector blocks are attached by shanks to the reactor manifold, through which a coolant is supplied to cool the blocks.
  • the sodium coolant is throttled inside the blocks by washers, which are installed in the internal cavity of the blocks, and the washer sodium washer, throttled in the inter-block space, is throttled outside the shank using a herringbone connection, and also in the upper part of the cover using washers.
  • the task to which the group of inventions is directed is to create a design of a fast neutron reactor reflector unit that provides improved thermohydraulic characteristics of a reactor installation cooled by a heavy liquid metal coolant with the limiting values for the heavy liquid metal coolant for the washing speed of the structure.
  • the technical result achieved by the implementation of the claimed group of inventions is to increase the safety of a fast neutron reactor by reducing the temperature on the shells of the fuel elements, which is achieved by aligning the temperature of the coolant along the radius of the active zone, increasing the efficiency fast neutron reactor by increasing the average mixed temperature of the coolant at the outlet of the core, i.e. the temperature of the coolant passing through the fuel element of the core, and the temperature of the coolant passing through the reflector block, which is achieved by increasing the temperature of the coolant passing through the reflector block.
  • the fast neutron reactor contains an active zone consisting of fuel elements cooled by a heavy liquid metal coolant, neutron reflector blocks located around the active zone, including a casing, in the side walls of which are above the upper boundary of the active zone, at least one inlet to divert part of the coolant flow from the inter-unit space into the housing; at least one vertical tube, mouth new in the housing, in which the diverted coolant flow, passing through the upper and lower boundary of the core, enters its lower part, also on the outside of the housing above the inlet there is a throttle device to create hydraulic resistance to the coolant flow in the interunit space.
  • the neutron reflector block of the reactor on fast neurons includes a housing, in the side walls of which at least one inlet is made for diverting part of the coolant flow from the interblock space into the housing, at least one vertical tube installed in the case and the guide the allocated coolant flow to its lower part, also on the outside of the case above the inlet there is a throttle device for creating dravlicheskogo resistance of coolant flow in the inter-space.
  • the coolant passing between the reflector blocks, and then through the holes made in the walls of the housing, and vertical tubes three times passes between the lower boundary of the active zone (entrance to the active zone) and the upper boundary of the active zone (exit from the active zone), and, accordingly, is heated three times more due to the absorption of radiation in the coolant itself, as well as due to the consecutive movement of the coolant along the entire path its heating during cooling of the metal structures of the reflector blocks, in which energy is released associated with the absorption of ionizing radiation.
  • the coolant flow is redirected along a longer path of its movement, where a higher hydraulic resistance is achieved due to both rotations of the coolant flow inside the reflector block body and due to friction losses on a longer the flow path, while the hydraulic resistance of the reflector blocks increases, and the reflector blocks and fuel rods operate in parallel in the hydraulic circuit of the first reactor plant nature, i.e. they are triggered by a general hydraulic drop in the core, therefore, a greater flow rate of the coolant will be directed to the fuel element of the core. This ensures alignment of the temperature heating of the coolant along the radius of the active zone.
  • the vertical tubes are connected to the housing above the upper boundary of the active zone.
  • the casing of the neutron reflector block is made of structural steel of the ferritic-martensitic class.
  • the neutron reflector unit further includes a shank.
  • Figure 1 arrangement of elements of the reactor core with a triangular arrangement of fuel elements
  • FIG. 1 The fast neutron reactor, the arrangement of the elements of which is shown in FIG. 1, contains an active zone 1 consisting of fuel assemblies with rod fuel elements (fuel rods) 2, between which is a heavy liquid metal coolant (TML), mainly lead or a eutectic lead alloy and bismuth.
  • the active zone 1 has a lower boundary Hi (entrance to the active zone) and an upper boundary H 2 (exit from the active zone).
  • blocks 3 of the neutron reflector which are designed to reduce neutron leakage and return them to the core 1.
  • the neutron reflector block shown in FIG. 3 includes a steel casing (case) 4, on the sides of which one or more inlets 5 are made, which are designed to divert part of the flow of heat carrier 6 from the interblock space into the housing into a collector 5 1 , one or several vertical tubes 7, designed to direct the allocated flow 6 of the coolant in the lower part ,
  • a throttle device 8 is installed, the design of which should provide increased selection of the coolant from the interblock space into the housing 4 due to the creation of a significant, relative to the diverted flow, hydraulic resistance in a vertical section in the interblock space, while the velocity of the coolant in the throttle device 8 should not exceed 2 + 2.5 m / s in order to reduce erosion and corrosion s damages washed walls of the housing 4.
  • the throttle device 8 includes waybill steel plate welded to one side wall of the housing 4 and having a trapezoidal or limb of wavy shape of the wall surface of the housing to increase the flow of coolant under this sheet. Slots were previously made in the patch sheet to adjust the flow rate of the coolant going under the patch sheet by selecting the width and length of the slots.
  • the outer side of the overlay sheet of one reflector block should be in contact or there should be a slight gap with the outer side of the overlay sheet of the adjacent reflector block.
  • the wall of the housing 4 of the reflector unit under the overlay sheet of the throttle device 8 may have a thinning to increase the flow rate of the coolant entering under the invoice sheet.
  • the reflector block also includes a shank 9, intended for attachment to the base of the reactor.
  • the reflector unit housing 4, in a preferred embodiment of the invention may be made of structural steel of the ferritic-martensitic class, since this type of steel has the properties of corrosion resistance in a medium of heavy liquid metal coolant, and also maintain good plastic properties when irradiated with high neutron fluxes.
  • the vertical tubes 7 are preferably fixed in the housing 4 above the upper boundary H 2 of the active zone 1, and not between the lower boundary Hi and the upper boundary H 2 of the active zone 1 in order to reduce the radiation embrittlement of the welds at the junction of the tubes 7, since between the boundaries Hi and H 2 core 1 pass higher neutron fluxes, and also due to the fact that the path of the coolant increases with the displacement of the holes up along the reflector block body.
  • the body 4 of the reflector unit in cross section may have a triangular, square, hexagonal or other arbitrary shape depending on the layout of the used fuel elements 2.
  • the device operates as follows
  • the active zone 1 of a fast neutron reactor is loaded with fuel assemblies with rod fuel elements (fuel rods) 2.
  • fuel rods fuel rods
  • neutron reflector blocks 3 are installed, so that the inlet holes 5, made in the side walls of the housing 4, are located above the upper boundary of ⁇ 2 core 1.
  • part of the flow of heat carrier 6, passing through the upper boundary of H 2 of the core 1, from the interblock space through openings 5 and the collector 5 1 enters the body 4 of the reflector unit, t .e. rotates 90 ° from the direct-flow inter-block flow of the coolant from the bottom up.
  • the proposed hydraulic flow pattern of the extracted coolant flow 6 inside the housing 4 of the reflector block provides an increase in the heating of the coolant passing through the reflector block and aligns the temperature heating of the coolant along the radius of the active zone 1 in the mixing zone - where the flows of coolant passing the fuel rods and passing through the block are mixed reflector, due to the fact that a part of the coolant flow that has passed between the reflectors, passes between three upper limit H2 and a lower limit of Hi su- zone 1 and, respectively, three times more heated by absorbing radiation in the coolant and by sequentially heating when removing energy from the metal block 3 a reflector.
  • the average mixed temperature of the coolant rises above the upper boundary H 2 of the active zone 1.
  • the temperature of the coolant passing through the fuel element of the active zone 1 and through the reflector block 3 is accepted. This alignment occurs by increasing the temperature of the coolant passing through the block 3 of the reflector.
  • the efficiency of the reactor installation increases, i.e., with the same heat power released in the active zone 1, it is possible to increase the power released through the secondary coolant in the turbine (in the drawings shown).
  • the enthalpy of water increases at the same flow rate of the second circuit.
  • due to an increase in the average mixed temperature at the outlet from core 1 it is possible reduction of the heat exchange surface in steam generators while maintaining the same removable power by the second circuit (not shown in the drawings).

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области ядерной энергетики, а именно к конструкциям выемных блоков отражателей нейтронов для реакторов на быстрых нейтронах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. Реактор на быстрых нейтронах содержит активную зону, состоящую из тепловыделяющих элементов, охлаждаемых тяжелым жидкометаллическим теплоносителем, блоки отражателя нейтронов, расположенных вокруг активной зоны, включающие стальной корпус, в боковых стенках которого выше верхней границы активной зоны выполнено, по меньшей мере одно входное отверстие для отведения части потока теплоносителя из межблочного пространства внутрь корпуса, по меньшей мере одну вертикальную трубку, установленную в корпусе, по которой отведенный поток теплоносителя, проходя через верхнюю и нижнюю границу активной зоны, поступает в его нижнюю часть, также на внешней стороне корпуса выше входного отверстия установлено дроссельное устройство для создания гидравлического сопротивления потоку теплоносителя в межблочном пространстве. Технический результат - повышение безопасности работы реактора на быстрых нейтронах, повышение КПД реактора на быстрых нейтронах, снижение теплообменной поверхности в парогенераторе.

Description

Реактор на быстрых нейтронах и блок отражателя нейтронов реактора на быстрых нейтронах
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области ядерной энергетики, а именно к реакторам на быстрых нейтронах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем, содержащими выемные блоки отражателя нейтронов.
Уровень техники
Из уровня техники известны реакторы на быстрых нейтронах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем, содержащие блоки отражателей [см: http://www.atomic-energy.ru/technology/36000], [патент RU 2408094 дата публикации 27.12.2012].
К блокам отражателя в реакторах на быстрых нейтронах, охлаждаемых тяжелым жидкометаллическим теплоносителем, предъявляются следующие требования: защита от нейтронного и гамма-излучений невыемных неперегружаемых обечаек реакторной установки, расположенных снаружи отражателя; минимизация расхода теплоносителя, проходящего через блоки отражателя, так как объёмное энерговыделение в металлоконструкциях отражателя меньше чем в тепловыделяющих элементах на 2-3 порядка и более и расход теплоносителя, который идёт на охлаждение блоков отражателя захолаживает при смешении теплоноситель, выходящий из твэльной части активной зоны; минимизация содержания конструкционных материалов в поперечном сечении блоков отражателя с целью уменьшения паразитного захвата нейтронов. В настоящее время на атомных электростанциях (АЭС) с действующими реакторами на быстрых нейтронах, охлаждаемых натриевым теплоносителем, в блоках отражателя используются конструкция, где блоки состоят из трёх частей: головки, средней части и хвостовика. Такие блоки отражателя крепятся хвостовиками к коллектору реактора, через который подается теплоноситель на охлаждение блоков. Дросселирование натриевого теплоносителя внутри блоков осуществляется шайбами, которые устанавливаются во внутреннюю полость блоков, а дросселирование теплоносителя омывающего натрий, протекающего в межблочном пространстве, осуществляют снаружи хвостовика с помощью соединения типа «елочка», а также в верхней части чехла с помощью шайб. Все эти вышеуказанные дроссельные конструкции в натриевом теплоносителе достаточно компактны в силу того, что в натрии возможно локальное повышение скорости до 8^-10 м/сек, и можно проточные части дросселей выполнять с малой площадью проходного сечения для теплоносителя.
Осуществление изобретение
Задача, на решение которой направлено группа изобретений, состоит в создании конструкции блока отражателя реактора на быстрых нейтронах, обеспечивающей улучшенные теплогидравлические характеристики реакторной установки, охлаждаемой тяжелым жидкометаллическим теплоносителем с обеспечением предельных для тяжелого жидкометаллического теплоносителя значений по скорости омывания конструкции.
Технический результат, достигаемый при реализации заявляемой группы изобретений, состоит в повышении безопасности работы реактора на быстрых нейтронах за счет снижения температуры на оболочках тепловыделяющих элементов, которое достигается путем выравнивания температуры теплоносителя по радиусу активной зоны, повышении КПД реактора на быстрых нейтронах за счет повышения среднесмешанной температуры теплоносителя на выходе из активной зоны, т.е. температуры теплоносителя, прошедшего твэльную часть активной зоны, и температуры теплоносителя, прошедшего через блок отражателя, что достигается за счет повышения температуры теплоносителя, прошедшего через блок отражателя.
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что реактор на быстрых нейтронах содержит активную зону, состоящую из тепловыделяющих элементов, охлаждаемых тяжелым жидкометаллическим теплоносителем, блоки отражателя нейтронов, расположенные вокруг активной зоны, включающие корпус, в боковых стенках которого выше верхней границы активной зоны выполнено, по меньшей мере одно входное отверстие для отведения части потока теплоносителя из межблочного пространства внутрь корпуса, по меньшей мере одну вертикальную трубку, установленную в корпусе, по которой отведенный поток теплоносителя, проходя через верхнюю и нижнюю границу активной зоны, поступает в его нижнюю часть, также на внешней стороне корпуса выше входного отверстия установлено дроссельное устройство для создания гидравлического сопротивления потоку теплоносителя в межблочном пространстве.
Также заявляемый технический результат достигается за счет того, блок отражателя нейтронов реактора на быстрых нейронах включает корпус, в боковых стенках которого выполнено, по меньшей мере одно входное отверстие для отведения части потока теплоносителя из межблочного пространства внутрь корпуса, по меньшей мере одну вертикальную трубку, установленную в корпусе и направляющую отведенный поток теплоносителя в его нижнюю часть, также на внешней стороне корпуса выше входного отверстия установлено дроссельное устройство для создания гидравлического сопротивления потоку теплоносителя в межблочном пространстве.
Теплоноситель, прошедший между блоками отражателя, а затем через отверстия, выполненные в стенках корпуса, и вертикальные трубки, трижды проходит между нижней границей активной зоны (вход в активную зону) и верхней границей активной зоны (выход из активной зоны), и, соответственно в три раза больше нагревается за счет поглощения излучений в самом теплоносителе, а также за счет последовательного по всему пути движения теплоносителя его прогреве в процессе охлаждения им металлоконструкций блоков отражателя, в которых происходит энерговыделение, связанное с поглощением ионизирующих излучений. Таким образом, вместо использования дросселей с высокой локальной скоростью теплоносителя применяется перенаправление потока теплоносителя по более длинному пути его движения, где достижение более высокого гидравлического сопротивления происходит за счёт как поворотов потока теплоносителя внутри корпуса блока отражателя, так и за счёт потерь на трение на более длинном пути потока, при этом гидравлическое сопротивление блоков отражателя увеличивается, а блоки отражателя и твэлы работают параллельно в гидравлической схеме первого контура реакторной установки, т.е. на них срабатывает общий гидравлический перепад на активной зоне, следовательно, больший расход теплоносителя будет направляться в твэльную часть активной зоны. Тем самым обеспечивается выравнивание температурного подогрева теплоносителя по радиусу активной зоны.
Выравнивание температурного подогрева теплоносителя, проходящего через активную зону и блоки отражателя, за счёт увеличения потока теплоносителя, идущего в твэльную часть активной зоны, обеспечивает снижение максимальной температуры на оболочках тепловыделяющих элементов (температуры в горячем пятне), являющейся одним из главных ограничивающих факторов при определении критериев работоспособности оболочек тепловыделяющих элементов в реакторе на быстрых нейтронах, охлаждаемым тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. Кроме того, в частном случае реализации изобретения вертикальные трубки соединены с корпусом выше верхней границы активной зоны.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения корпус блока отражателя нейтронов выполнен из конструкционной стали ферритно- мартенситного класса.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения блок отражателя нейтронов дополнительно включает хвостовик.
Сведения, раскрывающие сущность изобретения
Фиг.1 — схема расположения элементов активной зоны реактора при треугольном размещении тепловыделяющих элементов;
Фиг.2— блок отражателя (продольный разрез); Реактор на быстрых нейтронах, схема расположения элементов которого показана на Фиг.1 , содержит активную зону 1, состоящую из тепловыделяющих сборок со стержневыми тепловыделяющими элементами (твэлы) 2, между которыми находится тяжелый жидкометаллический теплоноситель (ТЖМТ), преимущественно свинец или эвтектический сплав свинца и висмута. Активная зона 1 имеет нижнюю границу Hi (вход в активную зону) и верхнюю границу Н2 (выход из активной зоны). Вокруг активной зоны 1 размещены блоки 3 отражателя нейтронов, которые предназначены для снижения утечки нейтронов и возвращения их в активную зону 1.
Блок отражателя нейтронов, показанный на Фиг.З, включает стальной корпус (чехол) 4, в боковых сторонах которого выполнены одно или несколько входных отверстий 5, предназначенных для отвода части потока 6 теплоносителя из межблочного пространства внутрь корпуса в сборный коллектор 51, одну или несколько вертикальных трубок 7, предназначенных для направления отведенного потока 6 теплоносителя в нижнюю часть ,
корпуса 4 и соединенных с ним через коллектор 5 при помощи сварных швов. Вертикальные трубки 7 могут быть установлены параллельно продольной оси блока отражателя или могут быть закручены относительно его продольной оси. На внешней стороне корпуса 4 в верхней его части на участке от входных отверстий 5 до выхода из блока отражателя установлено дроссельное устройство 8, конструкция которого должна обеспечивать увеличенный отбор теплоносителя из межблочного пространства внутрь корпуса 4 за счет создания существенного, по отношению к отведенному потоку, гидравлического сопротивления на вертикальном участке в межблочном пространстве, при этом скорость теплоносителя в дроссельном устройстве 8 не должна превышать 2+2,5 м/с с целью снижения эрозионно- коррозионных повреждений омываемых стенок корпуса 4. В предпочтительном варианте реализации изобретения дроссельное устройство 8 включает накладной стальной лист, приваренный одной стороной к стенке корпуса 4 и имеющий отгиб трапецеидальной или волнистой формы от поверхности стенки корпуса для улучшения протока теплоносителя под этим листом. В накладном листе предварительно выполнены прорези для регулировки расхода теплоносителя, идущего под накладной лист за счет подбора ширины и длины прорезей. Наружная сторона накладного листа одного блока отражателя должна соприкасаться или быть с небольшим зазором с наружной стороной листа накладного соседнего блока отражателя. Для увеличения эффективности работы дроссельного устройства 8 необходимо разместить накладные листы на каждой стенке корпуса 4 блока отражателя выше верхней границы Н2 активной зоны, что бы перекрыть все щелевые зазоры между блоками отражателя. Стенка корпуса 4 блока отражателя под накладным листом дроссельного устройства 8 может иметь утончение для увеличения расхода теплоносителя, поступающего под накладной лист. Блок отражателя также включает хвостовик 9, предназначенный для крепления к основанию реактора. Корпус 4 блока отражателя, в предпочтительном варианте реализации изобретения, может быть выполнен из конструкционной стали ферритно-мартенситного класса, поскольку стали именно данного типа обладают свойствами коррозионной стойкости в среде тяжелого жидкометалического теплоносителя, а также сохраняют хорошие пластические свойства при облучении высокими потоками нейтронов. Вертикальные трубки 7 предпочтительно закреплять в корпусе 4 выше верхней границы Н2 активной зоны 1, а не между нижней границей Hi и верхней границей Н2 активной зоны 1 с целью уменьшения радиационного охрупчивания сварных швов в месте соединения трубок 7, так как между границами Hi и Н2 активной зоны 1 проходят более высокие потоки нейтронов, а также вследствие того, что путь движения теплоносителя увеличивается при смещении отверстий вверх вдоль корпуса блока отражателя. Корпус 4 блока отражателя в поперечном сечении может иметь треугольную, квадратную, шестигранную или иную произвольную форму в зависимости от формы размещения используемых тепловыделяющих элементов 2.
Устройство работает следующим образом
Активную зону 1 реактора на быстрых нейтронах загружают тепловыделяющими сборками со стержневыми тепловыделяющими элементами (твэлами) 2. Вокруг активной зоны 1 устанавливают блоки отражателя 3 нейтронов, таким образом, что входные отверстия 5, выполненные в боковых стенках корпуса 4, располагаются выше верхней границы Н2 активной зоны 1. Таким образом, часть потока 6 теплоносителя, проходящего верхнюю границу Н2 активной зоны 1, из межблочного пространства через отверстия 5 и сборный коллектор 51 поступает внутрь корпуса 4 блока отражателя, т.е. поворачивается на 90° от прямоточного межблочного потока теплоносителя снизу-вверх. Затем, повернув ещё на 90°, отведенный поток 6 через вертикальные трубки 7, проходя верхнюю границу Н2 активной зоны 1 и нижнюю границу Hi активной зоны 1, опускается в нижнюю часть корпуса 4, после чего поток 6 теплоносителя поворачивает на 180° и поднимается вверх корпуса 4, еще раз проходя через нижнюю границу Н2 активной зоны 1 и верхнюю границу Н2 активной зоны 1 вплоть до выхода из корпуса 4 блока отражателя.
Таким образом, предлагаемая гидравлическая схема движения отведенного потока 6 теплоносителя внутри корпуса 4 блока отражателя обеспечивает повышение подогрева теплоносителя, проходящего через блок отражателя и выравнивание температурного подогрева теплоносителя по радиусу активной зоны 1 в зоне смешения — где смешиваются потоки теплоносителя, прошедшего твэлы и прошедшего через блок отражателя, за счет того, что часть потока теплоносителя, прошедшего между отражателями, трижды проходит между верхней границей Н2 и нижней границей Hi активной зоны 1 и, соответственно, в три раза больше подогревается за счет поглощения излучений в теплоносителе и за счет последовательного нагрева при снятии энерговыделения с металлоконструкции блоков 3 отражателя. При выравнивании профиля температуры по радиусу активной зоны 1 повышается также среднесмешанная температура теплоносителя выше верхней границы Н2 активной зоны 1. Под среднесмешанной температурой принимается смешение температуры теплоносителя, прошедшего твэльную часть активной зоны 1 и через блок 3 отражателя. Такое выравнивание происходит за счет повышения температуры теплоносителя, прошедшего через блок 3 отражателя . При повышении среднесмешанной температуры теплоносителя на верхней границе Н2 из активной зоны 1 повышается КПД реакторной установки, т. е. при той же тепловой мощности, выделяемой в активной зоне 1, можно повысить мощность, выделяемую через теплоноситель второго контура в турбине (на чертежах не показано). Повышается энтальпия воды при том же расходе второго контура. Также за счёт повышения среднесмешанной температуры на выходе из активной зоны 1 возможно сокращение поверхности теплообмена в парогенераторах при сохранении той же снимаемой мощности вторым контуром (на чертежах не показано).

Claims

WO 2015/088390 Формула изобретения PCT/RU2014/OOO916
1. Реактор на быстрых нейтронах, содержащий активную зону, состоящую из тепловыделяющих элементов, охлаждаемых тяжелым жидкометаллическим теплоносителем, блоки отражателя нейтронов, расположенные вокруг активной зоны, причем каждый из блоков отражателей содержит корпус, отличающийся тем, что в боковых стенках которого выше верхней границы активной зоны выполнено, по меньшей мере одно входное отверстие для отведения части потока теплоносителя из межблочного пространства внутрь корпуса, по меньшей мере одну вертикальную трубку, установленную в корпусе, по которой отведенный поток теплоносителя, проходя через верхнюю и нижнюю границу активной зоны, поступает в его нижнюю часть также на внешней стороне корпуса выше входного отверстия установлено дроссельное устройство для создания гидравлического сопротивления потоку теплоносителя в межблочном пространстве.
2. Реактор по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере одна вертикальная трубка соединена с корпусом выше верхней границы активной зоны.
3. Блок отражателя нейтронов реактора на быстрых нейронах, включающий корпус, в боковых стенках которого выполнено, по меньшей мере одно входное отверстие для отведения части потока теплоносителя из межблочного пространства внутрь корпуса, по меньшей мере одну вертикальную трубку, установленную в корпусе и направляющую отведенный поток теплоносителя в его нижнюю часть, также на внешней стороне корпуса выше входного отверстия установлено дроссельное устройство для создания гидравлического сопротивления потоку теплоносителя в межблочном пространстве.
4. Блок отражателя по п.З, отличающийся тем, что вертикальные трубки соединены с корпусом выше верхней границы активной зоны.
5. Блок отражателя по п.З, отличающийся тем, что корпус блока отражателя нейтронов выполнен из конструкционной стали ферритно- мартенситного класса.
6. Блок отражателя по.З, отличающийся тем, что блок отражателя нейтронов дополнительно включает хвостовик.
PCT/RU2014/000916 2013-12-10 2014-12-08 Реактор на быстрых нейтронах и блок отражателя нейтронов реактора на быстрых нейтронах WO2015088390A1 (ru)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201607313A UA118862C2 (ru) 2013-12-10 2014-08-12 Реактор на быстрых нейтронах и блок отражателя нейтронов реактора на быстрых нейтронах
CA2932602A CA2932602C (en) 2013-12-10 2014-12-08 Fast neutron reactor and neutron reflector block of a fast neutron reactor
CN201480067454.9A CN105849817B (zh) 2013-12-10 2014-12-08 一种快中子反应堆及一种快中子反应堆的中子反射层组件
BR112016013344A BR112016013344A2 (pt) 2013-12-10 2014-12-08 Reator de nêutron rápido e bloco refletor de nêutron de um reator de nêutron rápido
EA201600417A EA029950B1 (ru) 2013-12-10 2014-12-08 Реактор на быстрых нейтронах и блок отражателя нейтронов реактора на быстрых нейтронах
KR1020167017729A KR102259111B1 (ko) 2013-12-10 2014-12-08 고속 중성자로 및 고속 중성자로의 중성자 반사체 블록
JP2016536869A JP6649887B2 (ja) 2013-12-10 2014-12-08 高速中性子炉及び高速中性子炉の中性子反射体ブロック
EP14869046.4A EP3082132A4 (en) 2013-12-10 2014-12-08 Fast neutron reactor and neutron reflector block of a fast neutron reactor
US15/102,445 US20170018320A1 (en) 2013-12-10 2014-12-08 Fast Neutron Reactor and Neutron Reflector Block of a Fast Neutron Reactor
MYPI2016001095A MY184252A (en) 2013-12-10 2014-12-08 Fast neutron reactor and neutron reflector block of a fast neutron reactor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013154529/07A RU2545170C1 (ru) 2013-12-10 2013-12-10 Реактор на быстрых нейтронах и блок отражателя нейтронов реактора на быстрых нейтронах
RU2013154529 2013-12-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015088390A1 true WO2015088390A1 (ru) 2015-06-18

Family

ID=53371549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2014/000916 WO2015088390A1 (ru) 2013-12-10 2014-12-08 Реактор на быстрых нейтронах и блок отражателя нейтронов реактора на быстрых нейтронах

Country Status (12)

Country Link
US (1) US20170018320A1 (ru)
EP (1) EP3082132A4 (ru)
JP (1) JP6649887B2 (ru)
KR (1) KR102259111B1 (ru)
CN (1) CN105849817B (ru)
BR (1) BR112016013344A2 (ru)
CA (1) CA2932602C (ru)
EA (1) EA029950B1 (ru)
MY (1) MY184252A (ru)
RU (1) RU2545170C1 (ru)
UA (1) UA118862C2 (ru)
WO (1) WO2015088390A1 (ru)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2600457C1 (ru) * 2015-07-20 2016-10-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Блок бокового отражателя ядерного реактора на быстрых нейтронах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем
CN107767969A (zh) * 2017-09-04 2018-03-06 中广核研究院有限公司 压力容器的堆芯结构及堆芯装载方法
CN107767968A (zh) * 2017-09-04 2018-03-06 中广核研究院有限公司 反应堆及减少核反应堆中子泄漏的屏蔽燃料组件
CN109192329B (zh) * 2018-11-01 2024-05-14 中国原子能科学研究院 一种热管型双模式空间核反应堆堆芯
CN109920570A (zh) * 2019-03-28 2019-06-21 江苏核电有限公司 一种中子温度测量通道拔出与安装辅助夹具

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4166003A (en) * 1973-03-30 1979-08-28 Westinghouse Electric Corp. Nuclear core and a reflector assembly therefor
RU9083U1 (ru) * 1998-07-15 1999-01-16 Государственное предприятие "Ленинградская атомная электростанция им.В.И.Ленина" Устройство активной зоны уран-графитового реактора
RU2408094C2 (ru) 2005-09-21 2010-12-27 Ансальдо Нуклеаре С.П.А. Ядерный реактор, в частности ядерный реактор с жидкометаллическим охлаждением
WO2011151801A2 (en) * 2010-06-04 2011-12-08 Pebble Bed Modular Reactor (Pty) Ltd Nuclear reactors
US8472581B2 (en) * 2008-11-17 2013-06-25 Nuscale Power, Llc Reactor vessel reflector with integrated flow-through

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1281047B (de) * 1965-02-17 1968-10-24 Brown Boveri Krupp Reaktor Anordnung zur Kuehlung des Reflektors von gasgekuehlten Kernreaktoren
JPS63434A (ja) * 1986-06-20 1988-01-05 Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp 原子炉用高強度フエライト鋼
DE3641284A1 (de) * 1986-12-03 1988-06-16 Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh Deckenreflektor fuer einen kernreaktor
JP4101422B2 (ja) * 1999-12-28 2008-06-18 株式会社東芝 液体金属冷却型原子炉および液体金属冷却型原子力プラント
JP5426110B2 (ja) * 2007-05-17 2014-02-26 株式会社東芝 反射体制御方式の高速炉
FR2938691B1 (fr) * 2008-11-19 2010-12-24 Commissariat Energie Atomique Reacteur nucleaire sfr de type integre a compacite et convection ameliorees
JP2012042368A (ja) * 2010-08-20 2012-03-01 Toshiba Corp 反射体制御原子炉および反射体
EP2758965B1 (de) * 2011-09-21 2017-07-05 Huke, Armin Dual fluid reaktor
CN103065693B (zh) * 2013-01-13 2015-04-22 中国科学院合肥物质科学研究院 一种液态金属冷却池式反应堆堆内冷热池分隔系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4166003A (en) * 1973-03-30 1979-08-28 Westinghouse Electric Corp. Nuclear core and a reflector assembly therefor
RU9083U1 (ru) * 1998-07-15 1999-01-16 Государственное предприятие "Ленинградская атомная электростанция им.В.И.Ленина" Устройство активной зоны уран-графитового реактора
RU2408094C2 (ru) 2005-09-21 2010-12-27 Ансальдо Нуклеаре С.П.А. Ядерный реактор, в частности ядерный реактор с жидкометаллическим охлаждением
US8472581B2 (en) * 2008-11-17 2013-06-25 Nuscale Power, Llc Reactor vessel reflector with integrated flow-through
WO2011151801A2 (en) * 2010-06-04 2011-12-08 Pebble Bed Modular Reactor (Pty) Ltd Nuclear reactors

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3082132A4

Also Published As

Publication number Publication date
CA2932602C (en) 2022-03-08
UA118862C2 (ru) 2019-03-25
KR20160096126A (ko) 2016-08-12
JP6649887B2 (ja) 2020-02-19
BR112016013344A2 (pt) 2017-08-08
EA201600417A1 (ru) 2016-09-30
CN105849817A (zh) 2016-08-10
KR102259111B1 (ko) 2021-05-31
US20170018320A1 (en) 2017-01-19
EP3082132A1 (en) 2016-10-19
RU2545170C1 (ru) 2015-03-27
JP2017503156A (ja) 2017-01-26
EA029950B1 (ru) 2018-06-29
MY184252A (en) 2021-03-29
CN105849817B (zh) 2017-10-03
CA2932602A1 (en) 2015-06-18
EP3082132A4 (en) 2017-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015088390A1 (ru) Реактор на быстрых нейтронах и блок отражателя нейтронов реактора на быстрых нейтронах
US8416908B2 (en) Nuclear reactor control method and apparatus
Yetisir et al. Development and integration of Canadian SCWR concept with counter-flow fuel assembly
JP4786616B2 (ja) 原子炉
JP6232051B2 (ja) 原子力蒸気供給システム及び方法
EP2837004B1 (en) Passive containment air cooling for nuclear power plants
Chen et al. Preliminary thermal-hydraulic design and analysis of china lead alloy cooled research reactor (CLEAR-I)
KR101405666B1 (ko) 원자력 발전소의 피동이차응축시스템
US20160042817A1 (en) Emergency Cooling System for Improved Reliability for Light Water Reactors
Chen et al. Subchannel analysis of fuel assemblies of a lead–alloy cooled fast reactor
JP6650776B2 (ja) フローダンパおよび蓄圧注水装置ならびに原子力設備
Eoh et al. New design options free from a potential sodium freezing issue for a passive DHR system of KALIMER
Kim et al. Evaluation of new design concepts for steam generators in sodium cooled liquid metal reactors
Zhao et al. An innovative hybrid loop-pool design for sodium cooled fast reactor
Dong et al. Study on Feasibility of a Large Size Steel Containment Vessel Structure to Avoid Post-Weld Heat Treament
Meier et al. Liquid-metal aspects of HYLIFE
FI127058B (en) Steam separator and boiling water nuclear reactor comprising this
Fitriyani et al. Design Study of Ship Based Nuclear Power Reactor (Core Geometry Optimization)
Baek et al. Coolant options and critical heat flux issues in fusion reactor divertor design
Shan et al. Optimisation of CANFLEX-SCWR bundle through subchannel analysis
Asaoka et al. Conceptual design of a water and steam cooled blanket for the compact reversed shear tokamak reactor
Nakamura et al. The development of demonstration fast breeder reactor (DFBR)
Chae et al. Conceptual Thermal Hydraulic Design of a 20MW Multipurpose Research Reactor
Polidori et al. Thermal-Hydraulics Analyses of ELSY Lead Fast Reactor with Open Square Core Option
US20060045230A1 (en) Method and apparatus for mitigating pressure loss in a steam tunnel of a boiling water reactor

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14869046

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2932602

Country of ref document: CA

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016536869

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15102445

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: IDP00201603881

Country of ref document: ID

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112016013344

Country of ref document: BR

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201600417

Country of ref document: EA

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2014869046

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2014869046

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20167017729

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: A201607313

Country of ref document: UA

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112016013344

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20160609