перегрузочный контейнер ядерного реактора

Формула изобретения

1. Перегрузочный контейнер ядерного реактора, содержащий тепловыделяющую сборку, устанавливаемую вертикально и коаксиально внутри заполненного жидкостной средой корпуса с зазором относительно стенок корпуса, отличающийся тем, что корпус снабжен верхней и нижней втулками, перфорированными по торцам равномерно распределенными отверстиями, и закрепленными в них теплообменными трубами, причем верхняя втулка снабжена штуцером и соединена с чехлом и далее с переходником, а в торце переходника выполнена секторная выемка и в ней выполнены два отверстия с установленными в них трубами, причем одна труба выведена внутрь чехла и ее конец закреплен с зазором по отношению к верхнему торцу верхней втулки, другая труба выведена внутрь чехла и соединена со штуцером, установленным в отверстие верхней втулки, а другой конец штуцера соединен с трубой, выведенной наружу за корпус и переходник соединен с головкой, в торце которой выполнено ступенчатое отверстие и установлен подпружиненный шток с клапаном, который взаимодействует с крепежной втулкой, причем на боковой поверхности головки выполнено отверстие, соединенное с полостью ступенчатого отверстия, при этом нижняя часть корпуса соединена с нижней втулкой через промежуточную втулку, причем нижняя втулка соединена с донышком и хвостовиком, торец которого заглушен пластиной.

2. Контейнер по п.1, отличающийся тем, что теплообменные трубы навиты вокруг корпуса.

3. Контейнер по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что наружная поверхность теплообменных труб снабжена дополнительными ребрами.

4. Контейнер по п. 1, отличающийся тем, что на внутренней поверхности верхней втулки выполнены дистанционирующие выступы.

5. Контейнер по п. 1, отличающийся тем, что на внутренней поверхности промежуточной втулки выполнены дистанционирующие выступы.

6. Контейнер по п.1, отличающийся тем, что внутренняя поверхность торца головки снабжена выступами байонетного типа.

7. Контейнер по п.1, отличающийся тем, что верхний конец штока установлен за пределы торца головки с вылетом, равным 1 3 мм.

8. Контейнер по п.1, отличающийся тем, что на торце донышка выполнены фиксирующие ребра.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к ядерной энергетике и может быть использовано в установках с ядерными реакторами на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем.

Известна конструкция перегрузочного контейнера ядерного реактора /1/, содержащая тепловыделяющую сборку, устанавливаемая вертикально и коаксиально внутри заполненного жидкой средой корпуса с зазором относительно стенок корпуса.

Недостатком известной конструкции перегрузочного контейнера является то, что поверхность охлаждения циркулирующей жидкой среды ограничена наружной поверхностью корпуса, что может вызвать повышенный разогрев тепловыделяющей сборки вплоть до ее расплавления, что снижает надежность ее хранения и накладывает более жесткие ограничения по времени транспортирования.

Кроме того, в известной конструкции не предусмотрена система компенсации температурного расширения объема жидкой среды внутри корпуса, что может привести к выливу ее наружу при разогреве тепловыделяющей сборки.

Кроме того, известная конструкция не содержит фиксирующих устройств для предохранения от проворачивания контейнера при перегрузке, а также нет дренирующих устройств для слива жидкой среды перед удалением контейнера в хранилище или для его ремонта.

Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационной надежности контейнера и расширение его функциональных возможностей.

Указанный технический результат достигается тем, что корпус снабжен верхней и нижней втулками, перфорированными по торцам равномерно распределенными отверстиями, и закрепленными в них теплообменными трубами, причем верхняя втулка снабжена штуцером и соединена с чехлом и далее с переходником, и в торце переходника выполнена секторная выемка и в ней выполнены два отверстия с установленными в них трубами, причем одна труба выведена внутрь чехла и соединена со штуцером, установленным в отверстии верхней втулки, а другой конец штуцера соединен с трубой, выведенной наружу за корпус, и переходник соединен с головкой, в торце которой выполнено ступенчатое отверстие и установлен подпружиненный шток с клапаном, который взаимодействует с крепежной втулкой, причем на боковой поверхности головки выполнено отверстие, соединенное с полостью ступенчатого отверстия, при этом нижняя часть корпуса соединена с нижней втулкой через промежуточную втулку, причем нижняя втулка соединена с донышком и хвостовиком, торец которого заглушен пластиной, что является сущностью изобретения.

Кроме того, теплообменные трубы навиты вокруг корпуса.

Кроме того, наружная поверхность теплообменных труб снабжена дополнительными ребрами.

Кроме того, на внутренней поверхности верхней, нижней и промежуточной втулки выполнены дистанционирующие выступы.

Кроме того, внутренняя поверхность торца головки снабжена выступами байонетного типа.

Кроме того, верхний конец штока установлен за пределы торца головки с вылетом, равным 1-3 мм.

Кроме того, на торце донышка выполнены фиксирующие ребра.

На фиг. 1 изображен общий вид перегрузочного контейнера, продольный разрез;

на фиг. 2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 сечение Б-Б на фиг.2; на фиг.4 сечение В-В на фиг.2; на фиг.5 сечение Г-Г на фиг.1; на фиг.6 - сечение Д-Д на фиг. 1; на фиг.7 сечение Е-Е на фиг.6; на фиг.8 сечение Ж-Ж на фиг.1; на фиг.9 сечение 3-3 на фиг.1; на фиг.10 и 11 варианты установки дополнительных ребер на теплообменные трубы.

Перегрузочный контейнер содержит корпус 1, жестко соединенный с верхней втулкой 2 и нижней втулкой 3, перфорированными по торцам равномерно распределенными отверстиями 4, и закрепленными в них теплообменными трубами 5, установленными вокруг корпуса 1.

Верхняя втулка 2 соединена жестко с чехлом 6 и переходником 7, в торце которого выполнена секторная выемка 8 и в ней два отверстия 9. В одном отверстии 9 установлена плотно труба 10, которая выведена внутрь чехла 6 и соединена со штуцером 11, закрепленным жестко в одном из отверстий 4 верхней втулки 2, а второй конец штуцера 11 соединен жестко с трубой 12, которая выведена наружу за корпус 1. В другое отверстие 9 установлена плотно труба 13, которая выведена внутрь чехла 6 и ее конец закреплен с зазором 14 по отношению к верхнему торцу 15 верхней втулки 2. Переходник 7 жестко соединен с головкой 16, в торце 17 головки 16 выполнено ступенчатое отверстие 18, в котором установлен шток 19 с клапанами 20, подпружиненный пружиной 21. Шток 19 в ступенчатом отверстии 18 крепится при помощи резьбовой втулки 22, в которой выполнено отверстие 23. На боковой поверхности головки 16 выполнено отверстие 24, соединенное с полостью ступенчатого отверстия 18. Нижняя часть корпуса 1 соединена жестко с нижней втулкой 3 через промежуточную втулку 25 для удобства сборки корпуса 1, причем нижняя втулка 3 соединена жестко с донышком 26 и хвостовиком 27. В торце хвостовика 27 выполнено отверстие 28, которое плотно закрыто тонкой пластиной 29.

По вариантам исполнения на внутренней поверхности верхней втулки 2 предлагается выполнить дистанционирующие выступы 30 для дистанционирования тепловыделяющей сборки 31, помещенной в корпус 1.

Кроме того, на внутренней поверхности промежуточной втулки 25 предлагается выполнить дистанционирующие выступы 32 для дистанционирования тепловыделяющей сборки 31.

Кроме того, на внутренней поверхности у торца 17 головки 16 предлагается выполнить выступы байонетного типа 33 для захвата перегрузочной машины (на чертеже не показано). Кроме того, предлагается, что верхний конец штока 19 должен выступать за пределы торца 17 головки 16 с вылетом 34, равным 1-3 мм.

Кроме того, предлагается на торце донышка 26 выполнить фиксирующие ребра 35, предохраняющие от возможности проворачивания перегрузочного контейнера.

Кроме того, предлагается на теплообменных трубах 6 закрепление дополнительных кольцевых ребер 36, или продольных ребер 37, или трубы 5 навить вокруг корпуса 1 для увеличения поверхности охлаждения.

Перегрузочный контейнер предназначен для перегрузки, транспортирования и хранения тепловыделяющих сборок 31, потерявших герметичность или может использоваться для перергузки отработавших свой ресурс тепловыделяющих сборок З1, при этом происходит обязательный дренаж жидкой среды верхнего объема перегрузочного контейнера до уровня нижнего торца трубки 13, что позволяет не допустить перелива жидкой среды из контейнера вследствие саморазогрева, помещенной в перегрузочный контейнер тепловыделяющей сборки 31.

Перегрузочный контейнер работает следующим образом.

При помощи выступов байонетного типа 33, выполненных на внутренней поверхности головки 16, перегрузочный контейнер, с заполненной нижней частью жидкой средой, транспортируется к ядерному реактору перегрузочной машиной и устанавливается в перегрузочное гнездо опорной плиты корзины реактора (на чертеже не показано), и фиксируется от проворачивания при помощи фиксирующих ребер 35, выполненных в донышке 26 перегрузочного контейнера. Далее происходит отсоединение перегрузочной машины от перегрузочного контейнера и происходит дозаполнение его внутреннего объема через торец 17 головки 16 жидкостной средой, находящейся в реакторе. При помощи перегрузочной машины в перегрузочный контейнер устанавливается поврежденная тепловыделяющая сборка 31, при этом от контакта торца 17 головки 16 перегрузочного контейнера с торцом захвата перегрузочной машины (на чертеже не показано) происходит утопание конца штока 19 в ступенчатом отверстии 18 на величину вылета 34, отчего пружина 21 сжимается и клапан 20 открывается; при этом штанга перегрузочной машины должна иметь задержку по времени для возможности выхода газа (аргона), находящегося в трубах 10 и 13, который выделяется из жидкой среды и выходит наружу через отверстия 23 и 24.

Вытесненная жидкая среда при погружении тепловыделяющей сборки 31 в перегрузочный контейнер вытекает через торец 17 головки 16. Далее при помощи перегрузочной машины перегрузочный контейнер поднимается над уровнем жидкостной среды в реакторе, при этом жидкостная среда, находящаяся внутри перегрузочного контейнера, частично вытекает из контейнера за счет сифонного эффекта, а оставшаяся часть жидкой среды начинает нагреваться через теплопередачу от тепловыделяющей сборки 31 и при помощи естественной циркуляции начинает перемещаться вниз по зазору между внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью тепловыделяющей сборки 31, а также через трубы 5 и далее проходит через тепловыделяющую сборку 31, где происходит отбор остаточного тепла от ядерного топлива. Охлаждение жидкостной среды происходит через передачу тепла через стенку корпуса 1, а также через стенки труб 5, навитых вокруг корпуса 1, которые обдуваются циркуляцией газа по замкнутому контуру перегрузочной машины, имеющей специальный холодильник, и в следствие этого всегда будет существовать теплообмен между тепловыделяющими сборками 31 и трубами 5, что обеспечит охлаждение и естественную циркуляцию жидкостной среды в перегрузочном контейнере.

При нагреве жидкостной среды в перегрузочном контейнере объем ее увеличивается, а лишний объем сбрасывается через трубу 10, 12, а также через отверстия 23, 24 наружу, причем, чтобы не вытек весь объем жидкой среды из перегрузочного контейнера предусмотрена труба 13, установленная с зазором 14 от торца 15 верхней втулки 2, гарантирующей естественную циркуляцию жидкостной среды по трубам 5, а труба 13 выполняет роль разрывного сифона, образованного трубами 10 и 12, чтобы обеспечить гарантированное наличие жидкостной среды в перегрузочном контейнере на уровне торца 15 втулки 2, необходимой для охлаждения тепловыделяющей сборки 31.

Далее, когда вытекание жидкостной среды из трубы 12 и отверстия 24 перерузочного контейнера прекратится, его можно транспортировать в помещение хранения, при этом жидкостная среда циркулирует по трубам 5 и охлаждается воздушным потоком окружающего воздуха бокса или принудительным обдувом воздуха (аргона). Для увеличения поверхности охлаждения на трубах 5 предусмотрена установка кольцевых 36 или продольных ребер 37.

Для лучшей центровки тепловыделяющий сборки 31 в перегрузочном контейнере предусматривается выполнение дистанционирующих выступов 30 и 32.

Для возможности слива активной жидкостной среды из перегрузочного контейнера, в целях его ремонта или отмывки, предусматривается технологическая операция разреза (прокола) тонкой пластины 29 при помощи острого штыря, закрепленного в специальном гнезде реактора или в другом специально отведенном месте с использованием перегрузочной машины.

Перегрузочный контейнер можно использовать повторно, так как застывание жидкостной среды, в качестве которой может быть использован жидкометаллический теплоноситель натрий, произойдет в чехле перегрузочной машины после того, как в газовом объеме реактора, где температура газа равна температуре теплоносителя, опорожнится требуемый объем, дальнейшее дренирование этого объема не требуется.

Конструкция перегрузочного контейнера позволяет повысить эксплуатационную надежность и расширить функциональные возможности транспортировки и хранения поврежденной тепловыделяющей сборки. 2 4 6 8