BR112019028207B1 - ACTIVE AREA OF A NUCLEAR REACTOR - Google Patents

Abstract

O núcleo de um reator nuclear pertence à área da energia nuclear. A zona ativa de um reator nuclear inclui pelo menos um módulo, moderadores de neutrões sólidos (4) e líquidos. O módulo inclui um corpo (1), pelo menos um tubo de calor, pelo menos um elemento gerador de calor e isolamento térmico (5). O tubo de calor é feito na forma de um corpo (2) equipado com uma mecha (6) e contém um transportador de calor. O elemento combustível é feito de combustível nuclear (8) localizado na zona de evaporação do tubo de calor em torno do seu corpo (2) em contacto térmico e fechado num invólucro (3). Como transportador de calor do tubo de calor, são utilizados metais de baixa fusão com alto ponto de ebulição, por exemplo, lítio, cálcio, chumbo e prata. O isolamento térmico (5) está colocado entre o invólucro (3) e o corpo (1) do módulo. Pelo menos um orifício é feito no moderador de neutrões sólidos (4), no qual está colocado pelo menos um módulo. O espaço entre o compartimento (1) do módulo e o moderador sólido (4) de neutrões está preenchido com um moderador líquido de neutrões. O resultado técnico é um aumento na eficiência das instalações do reator e a expansão do escopo da zona ativa.(...).The core of a nuclear reactor belongs to the area of nuclear energy. The active zone of a nuclear reactor includes at least one module, solid (4) and liquid neutron moderators. The module includes a body (1), at least one heat pipe, at least one heat generating element and thermal insulation (5). The heat pipe is made in the form of a body (2) equipped with a wick (6) and contains a heat carrier. The fuel element is made of nuclear fuel (8) located in the evaporation zone of the heat pipe around its body (2) in thermal contact and enclosed in a casing (3). As a heat carrier of the heat pipe, low-melting metals with a high boiling point are used, for example, lithium, calcium, lead and silver. The thermal insulation (5) is placed between the housing (3) and the body (1) of the module. At least one hole is made in the solid neutron moderator (4), in which at least one module is placed. The space between the module compartment (1) and the solid neutron moderator (4) is filled with a liquid neutron moderator. The technical result is an increase in the efficiency of the reactor installations and the expansion of the scope of the active zone.(...).

Description

[001] A invenção refere-se à área de energia nuclear e pode ser usada em reatores com conversão direta de energia térmica em energia elétrica fora da área ativa, em particular com energia termoelétrica.[001] The invention relates to the area of nuclear energy and can be used in reactors with direct conversion of thermal energy into electrical energy outside the active area, in particular with thermoelectric energy.

[002] A zona ativa conhecida com tubos térmicos [Pedido de Invenção dos EUA “Reator Rápido Móvel refrigerado por Tubos Térmicos” US N.° 2016/0027536 A1, publicado em 22/01/2016].[002] The active zone known as thermal tubes [US Invention Application “Mobile Fast Reactor cooled by Heat Tubes” US No. 2016/0027536 A1, published on 01/22/2016].

[003] A área ativa do reator, de acordo com o pedido especificado, contém elementos maciços de condução de calor de haste e tubos térmicos presos num bloco metálico. Os elementos combustíveis contêm combustível nuclear, refletores de neutrões superiores e inferiores e cavidades de gás localizadas acima e abaixo dos refletores. Os tubos térmicos contêm um corpo hermético cheio de líquido de evaporação e uma mecha. Os tubos de calor estão localizados de forma a transferir calor fora da área ativa para um líquido refrigerante gasoso, o corpo de trabalho da turbina de gás (ar ou CO2). Temperatura máxima do corpo de trabalho (ar) na entrada da turbina é de cerca de 1100 K.[003] The active area of the reactor, in accordance with the specified order, contains massive rod heat conduction elements and thermal tubes secured in a metallic block. The fuel elements contain nuclear fuel, upper and lower neutron reflectors, and gas cavities located above and below the reflectors. Thermal tubes contain an airtight body filled with evaporating liquid and a wick. The heat pipes are located so as to transfer heat outside the active area to a gaseous coolant, the working body of the gas turbine (air or CO2). Maximum temperature of the working body (air) at the turbine inlet is about 1100 K.

[004] A desvantagem desta solução técnica é a temperatura relativamente baixa do líquido refrigerante na saída da área ativa, que não permite a conversão direta de energia térmica em energia elétrica.[004] The disadvantage of this technical solution is the relatively low temperature of the coolant at the exit of the active area, which does not allow the direct conversion of thermal energy into electrical energy.

[005] A mais próxima relativamente à solução técnica reivindicada é a zona ativa de um reator rápido SAIRS [M.S. El-Genk, J-M.P. Tournier, “SAIRS” - Scalable AMTEC Integrated Reactor Space Power System/Progress in Nuclear Energy, Vol. 45, No.1, pp. 25-34, 2004].[005] The closest to the claimed technical solution is the active zone of a SAIRS fast reactor [M.S. El-Genk, J-M.P. Tournier, “SAIRS” - Scalable AMTEC Integrated Reactor Space Power System/Progress in Nuclear Energy, Vol. 45, No.1, pp. 25-34, 2004].

[006] A zona ativa inclui 60 módulos, composto por um tubo de condução de calor e 3 elementos de condução de calor. Os módulos estão localizados próximos uns aos outros e formam uma embalagem triangular. Os invólucros dos elementos condutores de calor são soldados ao corpo do tubo térmico através de inserções triédricas de rénio que transmitem o calor para o tubo térmico devido à condutividade térmica. Cada elemento de condução de calor possui uma cavidade de gás numa extremidade. Como combustível são usados comprimidos de nitreto de urânio com um enriquecimento de 83,7%.[006] The active zone includes 60 modules, consisting of a heat conduction tube and 3 heat conduction elements. The modules are located close to each other and form a triangular package. The casings of the heat-conducting elements are welded to the heat pipe body via trihedral rhenium inserts that transmit heat to the heat pipe due to thermal conductivity. Each heat-conducting element has a gas cavity at one end. As fuel, uranium nitride tablets with an enrichment of 83.7% are used.

[007] A desvantagem desta solução técnica é a temperatura relativamente baixa do condutor de calor (1200K) na saída da área ativa, o que impede o uso eficiente de conversores de energia termoelétrica, termiónica e termofotoelétrica.[007] The disadvantage of this technical solution is the relatively low temperature of the heat conductor (1200K) at the exit of the active area, which prevents the efficient use of thermoelectric, thermionic and thermophotoelectric energy converters.

[008] O objetivo da invenção é eliminar essa desvantagem, a saber, aumentar a temperatura do líquido refrigerante na saída da área ativa.[008] The objective of the invention is to eliminate this disadvantage, namely, to increase the temperature of the coolant at the exit of the active area.

[009] O resultado técnico inclui o aumento do coeficiente de eficiência das centrais nucleares e a expansão do escopo da zona ativa, em particular para reatores de conversão de energia termofotovoltaica.[009] The technical result includes the increase in the efficiency coefficient of nuclear power plants and the expansion of the scope of the active zone, in particular for thermophotovoltaic energy conversion reactors.

[010] Para eliminar essa desvantagem na área ativa do reator nuclear, incluindo módulos autónomos, os elementos de condução de calor, propõe-se: - a área ativa do reator nuclear fornece ainda um moderador de neutrões sólidos com orifícios; - os módulos da área ativa fornece os corpos e o posicionamento nos orifícios do moderador sólido de neutrões; - tubos térmicos e condutores de calor posicionar dentro dos corpos dos módulos; - o elemento de condução de calor executar a partir de um combustível nuclear, localizado na zona de evaporação de um tubo térmico ao redor do seu corpo em contato térmico, e preso num invólucro; - no espaço entre o invólucro do elemento de condução de calor e o corpo do módulo colocar o isolamento térmico; - o espaço entre os módulos e o moderador sólidos de neutrões é adicionalmente preenchido com um moderador de neutrões líquidos.[010] To eliminate this disadvantage in the active area of the nuclear reactor, including autonomous modules, heat conduction elements, it is proposed: - the active area of the nuclear reactor also provides a solid neutron moderator with holes; - the active area modules provide the bodies and positioning in the solid neutron moderator holes; - thermal tubes and heat conductors position inside the module bodies; - the heat conduction element run from a nuclear fuel, located in the evaporation zone of a thermal tube around its body in thermal contact, and trapped in a casing; - in the space between the casing of the heat conduction element and the module body place thermal insulation; - the space between the modules and the solid neutron moderator is additionally filled with a liquid neutron moderator.

[011] Em casos particulares de execução do núcleo de um reator nuclear propõe-se: - em primeiro lugar, criar vácuo no corpo do módulo; - em segundo lugar, em outro caso específico, preencher o módulo com um gás inerte com baixa condutividade térmica, por exemplo, xénon; - em terceiro lugar, como moderador líquido de neutrões, utilizar água; - em quarto lugar, em outro caso específico, como moderador de neutrões líquidos, usar um líquido anticongelante, pelo menos até -40 °C, por exemplo, uma solução aquosa de álcool; - em quinto lugar, usar metais de baixo ponto de fusão com alto ponto de ebulição, por exemplo, lítio, cálcio, chumbo e prata tubos de condução de calor.[011] In particular cases of executing the core of a nuclear reactor, it is proposed: - firstly, create a vacuum in the body of the module; - secondly, in another specific case, fill the module with an inert gas with low thermal conductivity, for example, xenon; - thirdly, as a liquid neutron moderator, use water; - fourthly, in another specific case, as a liquid neutron moderator, use an antifreeze liquid, at least down to -40 °C, for example, an aqueous alcohol solution; - fifthly, use low melting point metals with high boiling point, for example lithium, calcium, lead and silver heat conduction tubes.

[012] A essência da invenção é apresentada nos desenhos, onde na fig. 1 ilustra a secção transversal de uma das opções da zona ativa do reator nuclear, na fig. 2 - corte longitudinal de uma das opções para a execução do módulo do núcleo de um reator nuclear, na fig. 3 - ilustra a secção transversal de uma das opções da zona ativa do reator nuclear. As seguintes designações posicionais são adotadas nas figuras: 1 - corpo do módulo; 2 - corpo térmico da tubulação; 3 - invólucro do elemento condução de calor; 4 - moderador sólido de neutrões; 5 - isolamento térmico; 6 - tubos de mecha térmica; 7 - cobertura sólido do moderador; 8 - combustível nuclear.[012] The essence of the invention is presented in the drawings, where in fig. 1 illustrates the cross section of one of the active zone options of the nuclear reactor, in fig. 2 - longitudinal section of one of the options for creating the core module of a nuclear reactor, in fig. 3 - illustrates the cross section of one of the active zone options of the nuclear reactor. The following positional designations are adopted in the figures: 1 - module body; 2 - thermal body of the pipe; 3 - casing of the heat conduction element; 4 - solid neutron moderator; 5 - thermal insulation; 6 - thermal wick tubes; 7 - solid cover of the moderator; 8 - nuclear fuel.

A invenção consiste no seguinte.The invention consists of the following.

[013] A zona ativa de um reator nuclear inclui pelo menos um módulo da zona ativa, um moderador sólido de 4 neutrões e um moderador líquido de neutrões.[013] The active zone of a nuclear reactor includes at least one active zone module, a 4-neutron solid moderator and a liquid neutron moderator.

[014] O módulo da zona ativa de pelo menos um tubo de calor, pelo menos um elemento gerador de calor e isolamento térmico 5.[014] The active zone module of at least one heat pipe, at least one heat generating element and thermal insulation 5.

[015] O módulo do núcleo é feito na forma de um alojamento 1 de um material que absorve neutrões fracamente, por exemplo, uma liga de zircónio. No caso particular de execução, é criado vácuo no compartimento 1 do módulo da zona ativa. Em outro caso particular, é preenchido com um gás inerte com baixa condutividade térmica, por exemplo, xénon.[015] The core module is made in the form of a housing 1 of a material that weakly absorbs neutrons, for example, a zirconium alloy. In the particular case of execution, a vacuum is created in compartment 1 of the active zone module. In another particular case, it is filled with an inert gas with low thermal conductivity, for example xenon.

[016] O vácuo ou o gás inerte fornece proteção contra a corrosão dos materiais do alojamento 1 do módulo da zona ativa, do alojamento 2 do tubo de calor e do isolamento térmico 5.[016] Vacuum or inert gas provides protection against corrosion of the materials of active zone module housing 1, heat pipe housing 2 and thermal insulation 5.

[017] O tubo de calor é feito na forma de um invólucro 2, equipado com uma mecha 6, e contém um transportador de calor - um metal de baixo ponto de fusão com um alto ponto de ebulição.[017] The heat pipe is made in the form of a casing 2, equipped with a wick 6, and contains a heat carrier - a low-melting metal with a high boiling point.

[018] Em casos especiais de execução, são usados como transportador de calor do tubo de calor lítio, cálcio, chumbo e prata.[018] In special cases of execution, lithium, calcium, lead and silver are used as heat carriers for the heat pipe.

[019] O corpo 2 e a mecha 6 do tubo de aquecimento são feitos de material refratário, por exemplo, molibdénio.[019] The body 2 and wick 6 of the heating tube are made of refractory material, for example, molybdenum.

[020] O tubo de calor é concebido para remover o calor gerado nos elementos combustíveis fora do núcleo de um reator nuclear.[020] The heat pipe is designed to remove heat generated in fuel elements outside the core of a nuclear reactor.

[021] O elemento combustível é feito de combustível nuclear 8, localizado na zona de evaporação do tubo de calor em torno do seu corpo 2 em contacto térmico e fechado no invólucro 3;[021] The fuel element is made of nuclear fuel 8, located in the evaporation zone of the heat pipe around its body 2 in thermal contact and closed in the casing 3;

[022] O invólucro 3 do elemento combustível é feita de um material refratário, por exemplo, molibdénio.[022] The housing 3 of the fuel element is made of a refractory material, for example, molybdenum.

[023] São utilizados como material físsil para o combustível nuclear 8 isótopos de urânio ou plutónio na forma de óxidos, nitretos, carbonetos com um teor de isótopos físseis não superior a 20%.[023] 8 isotopes of uranium or plutonium are used as fissile material for nuclear fuel in the form of oxides, nitrides, carbides with a fissile isotope content not exceeding 20%.

[024] O objetivo dos elementos combustíveis é obter calor devido às reações nucleares que ocorrem no combustível nuclear 8.[024] The purpose of fuel elements is to obtain heat due to the nuclear reactions that occur in nuclear fuel 8.

[025] O isolamento térmico 5 é colocado dentro do módulo da zona ativa entre o seu corpo 1 e o invólucro 3 do elemento combustível. O isolamento térmico 5 é feito na forma de um escudo térmico de várias camadas feito de uma folha de metais refratários, por exemplo, molibdénio.[025] Thermal insulation 5 is placed inside the active zone module between its body 1 and the housing 3 of the fuel element. Thermal insulation 5 is made in the form of a multi-layer heat shield made of a sheet of refractory metals, for example molybdenum.

[026] O isolamento térmico 5 é feito na forma de um escudo térmico de várias camadas feito de uma folha de metais refratários, por exemplo, molibdénio.[026] Thermal insulation 5 is made in the form of a multi-layer thermal shield made of a sheet of refractory metals, for example, molybdenum.

[027] Um moderador de neutrões sólidos 4 é feito de um material que reduz a velocidade dos neutrões, por exemplo, berílio, na forma de um cilindro ou um poliedro com orifícios. Todo o material que desacelera o neutrão está cercado numa proteção 7 de moderador sólido 4. os módulos da zona ativa estão colocados nos orifícios do moderador sólido de 4 neutrões. O espaço entre os módulos da zona e o moderador sólido de 4 neutrões é preenchido com um moderador líquido de neutrões.[027] A solid neutron moderator 4 is made of a material that reduces the speed of neutrons, for example, beryllium, in the form of a cylinder or a polyhedron with holes. All the material that slows down the neutron is surrounded by a shield 7 of solid moderator 4. The active zone modules are placed in the holes of the solid 4 neutron moderator. The space between the zone modules and the 4-neutron solid moderator is filled with a liquid neutron moderator.

[028] Em casos particulares, a água é usada como moderador de neutrões líquidos ou líquidos que não congelam quando a temperatura é reduzida a pelo menos 40 °C negativos, por exemplo, soluções alcoólicas.[028] In particular cases, water is used as a moderator of liquid neutrons or liquids that do not freeze when the temperature is reduced to at least minus 40 °C, for example, alcoholic solutions.

[029] Um moderador sólido de 4 neutrões e um moderador líquido são concebidos para obter o espectro térmico dos neutrões. Além disso, um moderador de neutrões líquidos desempenha a função de um líquido refrigerante, arrefecendo um moderador sólido de 4 neutrões e o alojamento 1 do módulo.[029] A 4-neutron solid moderator and a liquid moderator are designed to obtain the thermal spectrum of neutrons. Furthermore, a liquid neutron moderator performs the function of a liquid coolant, cooling a solid 4-neutron moderator and housing 1 of the module.

[030] A proteção 7 de um moderador sólido é concebido para proteger um moderador sólido de 4 neutrões dos efeitos corrosivos de um moderador líquido de neutrões.[030] Protection 7 of a solid moderator is designed to protect a solid 4-neutron moderator from the corrosive effects of a liquid neutron moderator.

O núcleo de um reator nuclear funciona da seguinte maneira.The core of a nuclear reactor works as follows.

[031] No combustível nuclear 8 elementos combustíveis, há uma reação de fissão com a libertação de calor. O calor gerado é transferido através do corpo 2 do tubo de calor para o líquido refrigerante que preenche a mecha 6 do tubo de calor. O refrigerante evapora da mecha 6, o vapor do refrigerante preenche o espaço interno do corpo do tubo de calor 2, transporta o calor da vaporização para fora do núcleo do reator nuclear para o conversor de energia, condensa e retorna através da mecha 6 para a zona de evaporação do tubo de calor. A transferência de calor pelo transportador de calor por evaporação ocorre praticamente sem uma diferença de temperatura entre a fonte de calor e o seu consumidor, o que torna possível obter uma temperatura do transportador de calor relativamente alta (1500-1800K), não apenas na saída do núcleo do reator nuclear, mas também na entrada dos conversores de energia. Isso proporciona uma maior eficiência de uma central nuclear e expande o escopo dessas centrais.[031] In nuclear fuel 8 fuel elements, there is a fission reaction with the release of heat. The heat generated is transferred through the body 2 of the heat pipe to the coolant filling the wick 6 of the heat pipe. The refrigerant evaporates from the wick 6, the refrigerant vapor fills the internal space of the heat pipe body 2, transports the heat of vaporization out of the nuclear reactor core to the energy converter, condenses and returns through the wick 6 to the heat pipe evaporation zone. Heat transfer by the evaporative heat carrier occurs practically without a temperature difference between the heat source and its consumer, which makes it possible to obtain a relatively high heat carrier temperature (1500-1800K), not only at the outlet of the nuclear reactor core, but also at the entrance of the energy converters. This provides greater efficiency of a nuclear power plant and expands the scope of these plants.

[032] Um moderador de neutrões sólidos 4, juntamente com um moderador de neutrões líquidos, oferece a possibilidade de uma reação de fissão nuclear por neutrões térmicos no combustível nuclear pouco enriquecido 8. Um moderador de neutrões líquidos complementa a função do moderador sólido 4 e também atua como um refrigerante que resfria o moderador sólido 4 dos neutrões.[032] A solid neutron moderator 4, together with a liquid neutron moderator, offers the possibility of a nuclear fission reaction by thermal neutrons in low-enriched nuclear fuel 8. A liquid neutron moderator complements the function of the solid moderator 4 and it also acts as a coolant that cools the neutron solid moderator 4.

[033] Graças ao isolamento térmico 5, a fuga de calor através do compartimento do módulo 1 é minimizado, portanto, o moderador de neutrões líquidos tem uma temperatura baixa. Isso permite usar a água ou soluções aquosas de álcool à pressão atmosférica como moderador de líquidos.[033] Thanks to thermal insulation 5, heat leakage through the module compartment 1 is minimized, therefore the liquid neutron moderator has a low temperature. This allows you to use water or aqueous alcohol solutions at atmospheric pressure as a liquid moderator.

Modalidade específica do núcleo de um reator nuclear.Specific modality of the core of a nuclear reactor.

[034] Um moderador sólido de 4 neutrões composto por vários discos de berílio com um diâmetro de 760 mm e uma altura total de cerca de 700 mm com 217 orifícios com um diâmetro de 40 mm. Os discos de berílio são completamente cercados por uma proteção de zircónio E110. Os módulos da zona ativa estão colocados nos orifícios do moderador sólido de 4 neutrões. A água é usada como moderador de neutrões líquidos. Os orifícios no moderador sólido de 4 neutrões com módulos estão dispostos em círculos concêntricos com uma distância mínima entre os centros dos módulos de 42 mm.[034] A 4-neutron solid moderator composed of several beryllium discs with a diameter of 760 mm and a total height of about 700 mm with 217 holes with a diameter of 40 mm. The beryllium discs are completely surrounded by an E110 zirconium shield. The active zone modules are placed in the holes of the 4-neutron solid moderator. Water is used as a liquid neutron moderator. The holes in the 4-neutron solid moderator with modules are arranged in concentric circles with a minimum distance between module centers of 42 mm.

[035] O módulo central de um reator nuclear é feito na forma de um corpo cilíndrico 1 com um diâmetro de cerca de 35 mm e uma espessura de parede de 1,5 mm, feita de liga de zircónio E110. Dentro do corpo 1 do módulo há um tubo de calor.[035] The central module of a nuclear reactor is made in the form of a cylindrical body 1 with a diameter of about 35 mm and a wall thickness of 1.5 mm, made of zirconium alloy E110. Inside body 1 of the module there is a heat pipe.

[036] O corpo 2 do tubo de calor com um diâmetro externo de cerca de 14 mm é feita de molibdénio. Na superfície interna do corpo do tubo de calor 2, está montado uma mecha de tubo de calor 6, feito de duas camadas de uma malha de molibdénio com uma malha quadrada de cerca de 40 μm. A mecha 6 do tubo de aquecimento é preenchido com lítio líquido. A zona de evaporação do tubo de calor juntamente com o combustível nuclear 8 está cercada no invólucro externo 3 do elemento combustível. Entre o invólucro 3 do elemento combustível e o corpo do módulo 1 é colocado o isolamento térmico 5, feito na forma de um escudo térmico de várias camadas feito de quatro camadas de molibdénio e cinco camadas de folha de zircónio. Um vácuo é criado no compartimento 1 do módulo com uma pressão de gás residual não superior a 10-1πa.[036] The body 2 of the heat pipe with an outer diameter of about 14 mm is made of molybdenum. On the inner surface of the heat pipe body 2, a heat pipe wick 6, made of two layers of a molybdenum mesh with a square mesh size of about 40 μm, is mounted. Wick 6 of the heating tube is filled with liquid lithium. The evaporation zone of the heat pipe together with the nuclear fuel 8 is enclosed in the outer casing 3 of the fuel element. Between the housing 3 of the fuel element and the body of the module 1, thermal insulation 5 is placed, made in the form of a multi-layer heat shield made of four layers of molybdenum and five layers of zirconium foil. A vacuum is created in compartment 1 of the module with a residual gas pressure not exceeding 10-1πa.

[037] O invólucro externo 3 do elemento combustível com um diâmetro externo de 20 mm e uma espessura de parede de 1 mm é feito de molibdénio, preenchido com comprimidos de combustível nuclear 8 de dióxido de urânio com um enriquecimento de 19,75%. A altura da coluna de combustível é de cerca de 500 mm. Um espaço anular (não ilustrado) é criado entre as pastilhas de combustível e o invólucro 3 do elemento combustível para desviar os produtos de fissão gasosa para a cavidade localizada acima do combustível nuclear 8. O número total de elementos combustíveis no núcleo é igual ao número de módulos. Quando a energia térmica da zona ativa é de 1200 kW, a potência média de um elemento gerador de calor é de cerca de 5,7 kW. A temperatura calculada da carcaça externa 3 do elemento combustível é de 1525 K. É usado Li7 como transportador de calor de tubos de calor, a água à pressão atmosférica é usada como moderador de líquidos.[037] The outer casing 3 of the fuel element with an outer diameter of 20 mm and a wall thickness of 1 mm is made of molybdenum, filled with nuclear fuel tablets 8 of uranium dioxide with an enrichment of 19.75%. The height of the fuel column is about 500 mm. An annular space (not illustrated) is created between the fuel pellets and the shell 3 of the fuel element to divert gaseous fission products to the cavity located above the nuclear fuel 8. The total number of fuel elements in the core is equal to the number of modules. When the thermal power of the active zone is 1200 kW, the average power of a heat generating element is about 5.7 kW. The calculated temperature of the outer shell 3 of the fuel element is 1525 K. Li7 is used as a heat pipe heat carrier, water at atmospheric pressure is used as a liquid moderator.

[038] As vantagens do núcleo proposto para um reator nuclear em comparação com a solução técnica mais próxima incluem um aumento da temperatura do líquido de arrefecimento na saída do núcleo de 1200 K para 1500 K e superior, o que leva a um aumento na eficiência das centrais nucleares. Além disso, isso permite expandir o escopo da zona ativa, em particular, para reatores com conversão de energia termofotoelétrica. Lista de termos[038] The advantages of the proposed core for a nuclear reactor compared to the closest technical solution include an increase in the temperature of the coolant at the core outlet from 1200 K to 1500 K and higher, which leads to an increase in efficiency of nuclear power plants. Furthermore, this allows expanding the scope of the active zone, in particular, for reactors with thermophotoelectric energy conversion. List of terms

[039] Área ativa do reator nuclear - Corpo do módulo - Corpo do tubo de calor - Invólucro do elemento de combustível - Moderador de neutrões sólidos - Isolação térmica - Pavio de tubo de calor - Proteção sólida para moderadores - Combustível nuclear + água (não numerada no desenho) + líquido refrigerante + vapor refrigerante + moderador de neutrões líquidos[039] Nuclear reactor active area - Module body - Heat pipe body - Fuel element casing - Solid neutron moderator - Thermal insulation - Heat pipe wick - Solid protection for moderators - Nuclear fuel + water (no numbered in the drawing) + liquid coolant + vapor coolant + liquid neutron moderator

[040] Zona ativa = moderador de neutrões sólidos + módulo da zona ativa+ moderador de neutrões líquidos.[040] Active zone = solid neutron moderator + active zone module + liquid neutron moderator.

[041] Módulo da zona ativa = corpo do módulo + tubo de calor + elementos condutores de calor + isolamento térmico[041] Active zone module = module body + heat pipe + heat conductive elements + thermal insulation

[042] Tubo de calor = corpo de tubulação térmica + mecha de tubo de calor + condutor de calor.[042] Heat pipe = thermal pipe body + heat pipe wick + heat conductor.

[043] Elemento condutor de calor = combustível + invólucro[043] Heat conductive element = fuel + casing

Claims (3)

1. Zona ativa de um reator nuclear incluindo pelo menos um módulo, pelo menos um tubo de calor, incluindo um corpo (2), uma mecha (6) e um transportador de calor, e pelo menos um elemento combustível que consiste em combustível nuclear (8) e um invólucro (3), caracterizada pelo fato de que a zona ativa é ainda fornecida com um moderador sólido de neutrões (4) com pelo menos um orifício no qual pelo menos um módulo é colocado, provido de um corpo (1), o tubo de calor é colocado dentro do corpo do módulo (1), o elemento combustível é feito de combustível nuclear, localizado na zona de evaporação do tubo de calor em torno do seu corpo (2) em contato térmico com ele, e envolto no invólucro (3), entre o invólucro (3) e o corpo do módulo (1) está o isolamento térmico (5), e o espaço entre o corpo do módulo (1) e o moderador sólido de neutrões (4) está preenchido com um moderador líquido de neutrões.1. Active zone of a nuclear reactor including at least one module, at least one heat pipe including a body (2), a wick (6) and a heat carrier, and at least one fuel element consisting of nuclear fuel (8) and a casing (3), characterized by the fact that the active zone is further provided with a solid neutron moderator (4) with at least one hole in which at least one module is placed, provided with a body (1 ), the heat pipe is placed inside the module body (1), the fuel element is made of nuclear fuel, located in the evaporation zone of the heat pipe around its body (2) in thermal contact with it, and enclosed in the casing (3), between the casing (3) and the module body (1) is thermal insulation (5), and the space between the module body (1) and the solid neutron moderator (4) is filled with a liquid neutron moderator. 2. Zona ativa de um reator nuclear, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que um vácuo é criado no corpo do módulo (1).2. Active zone of a nuclear reactor, according to claim 1, characterized by the fact that a vacuum is created in the body of the module (1). 3. Zona ativa de um reator nuclear, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o corpo do módulo (1) está preenchido com um gás inerte com baixa condutividade térmica, por exemplo, xenônio.3. Active zone of a nuclear reactor, according to claim 1, characterized by the fact that the module body (1) is filled with an inert gas with low thermal conductivity, for example, xenon.