RU193452U1 - Fast neutron nuclear power plant cooled by heavy liquid metal coolants of floating nuclear power plants, ships and ships - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к ядерной энергетической установке. Установка содержит реактор с жидкометаллическим свинцовым теплоносителем или его сплавами и систему защитного газа с размещенными в корпусе парогенераторами и средствами циркуляции. Поверхность парогенераторов «затоплена» теплоносителем полностью и ограничена сверху крышкой; над активной зоной выше коллектора, из которого теплоноситель поступает в парогенераторы, расположена свободная поверхность, через которую проходят элементы конструкций СУЗ реактора; в кессонах насосов имеется свободный уровень, расположенный выше крышки парогенератора, из которого теплоноситель поступает в насосы. Оси двух насосов располагаются в диаметральных плоскостях ядерной энергетической установки и плавучих атомных станций, судов и кораблей. Техническим результатом является исключение возможности осушения парогенератора и активной зоны, а также элементов насосов при кренах и незначительное осушение элементов насосов при ограниченных дифферентах.The utility model relates to a nuclear power plant. The installation comprises a reactor with a liquid metal lead coolant or its alloys and a protective gas system with steam generators and circulating means placed in the casing. The surface of the steam generators is “flooded” with the coolant completely and is bounded by a lid on top; above the active zone above the collector, from which the coolant enters the steam generators, there is a free surface through which structural elements of the reactor control system pass; in the pump caissons there is a free level located above the cover of the steam generator, from which the coolant enters the pumps. The axes of the two pumps are located in the diametrical planes of a nuclear power plant and floating nuclear power plants, ships and ships. The technical result is the exclusion of the possibility of draining the steam generator and the active zone, as well as the pump elements with roll, and a slight draining of the pump elements with limited trim.

Description

Полезная модель относится к ядерной технике и может быть использована в ядерных энергетических установках на быстрых нейтронах с охлаждением тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями плавучих атомных станций, судов и кораблей. The utility model relates to nuclear engineering and can be used in fast-neutron nuclear power plants cooled with floating liquid metal coolants from floating nuclear power plants, ships and ships.

Известна ядерная энергетическая установка, содержащая реактор с жидкометаллическим свинцовым теплоносителем или его сплавами и систему защитного газа с размещенными в корпусе, над свободным уровнем активной зоны, парогенераторами и средствами циркуляциями, например циркуляционными насосами, в которой выше активной зоны размещен кольцевой канал, внутренний диаметр которого больше наружного диаметра активной зоны, с установленном в кольцевом канале или в его участках секциями парогенераторов, входной участок которых сообщен с объемом теплоносителя над активной зоной, а выходной участок с входной камерой насоса, размещенный в этом канале, напорная камера насоса сообщена через впускной канал с активной зоной реактора (Патент на изобретение № RU 2313143C1, опубликовано 20.12.2007, G21C, 9/00, 15/00). A nuclear power plant is known, comprising a reactor with a liquid metal lead coolant or its alloys and a protective gas system with housings, steam generators and circulating means located above the free core level, for example, circulation pumps, in which an annular channel is placed above the active zone, the inner diameter of which larger than the outer diameter of the core, with steam generator sections installed in the annular channel or in its sections, the inlet section of which is connected to the volume coolant above the core, and the outlet section with the pump inlet chamber located in this channel, the pressure chamber of the pump is communicated through the inlet channel with the reactor core (Patent for invention No. RU 2313143C1, published on December 20, 2007, G21C, 9/00, 15 / 00).

Недостатком данного технического решения применительно к реакторным установкам на быстрых нейтронах с охлаждением тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями плавучих атомных станций, судов и кораблей является осушение в первую очередь парогенератора, а также активной зоны и кессонов насосов из-за наличия свободного уровня над элементами реакторной установки при кренах и дифферентах плавучих атомных станций, судов и кораблей.The disadvantage of this technical solution in relation to fast neutron reactor plants cooled by heavy liquid metal coolants of floating nuclear power plants, ships and ships is primarily the drainage of the steam generator, as well as the core and casing of the pumps due to the presence of a free level above the elements of the reactor installation during rolls and differents of floating nuclear power plants, ships and ships.

Технический результат – исключение возможности осушения парогенератора и активной зоны, а также элементов насосов при кренах; незначительное осушение элементов насосов при ограниченных дифферентах.The technical result is the exclusion of the possibility of draining the steam generator and the active zone, as well as pump elements during banks; Slight drainage of pump elements with limited trim.

Технический результат достигается тем, что в ядерной энергетической установке плавучих атомных станций, судов и кораблей, содержащей реактор с жидкометаллическим свинцовым теплоносителем или его сплавами и систему защитного газа с размещенными в корпусе, над свободным уровнем активной зоны, парогенераторами и средствами циркуляциями, например, циркуляционными насосами, в которой выше активной зоны размещен кольцевой канал, внутренний диаметр которого больше наружного диаметра активной зоны, с установленном в кольцевом канале или в его участках секциями парогенераторов, входной участок которых сообщен с объемом теплоносителя над активной зоной, а выходной участок с входной камерой насоса, размещенный в этом канале, напорная камера насоса сообщена через впускной канал с активной зоной реактора, поверхность парогенераторов «затоплена» теплоносителем полностью и ограничена сверху крышкой; над активной зоной выше коллектора, из которого теплоноситель поступает в парогенераторы, расположена свободная поверхность, через которую проходят элементы конструкций СУЗ реактора; в кессонах насосов имеется свободный уровень, расположенный выше крышки парогенератора, из которого теплоноситель поступает в насосы; оси двух насосов располагаются в диаметральных плоскостях ядерной энергетической установки и плавучих атомных станций, судов и кораблей.The technical result is achieved by the fact that in a nuclear power plant of floating nuclear power plants, ships and ships, containing a reactor with liquid metal lead coolant or its alloys and a protective gas system with housings located above the free core level, steam generators and circulating means, for example, circulating pumps, in which an annular channel is located above the active zone, the inner diameter of which is larger than the outer diameter of the active zone, with an installed in the annular channel or in sections by sections of steam generators, the inlet section of which is communicated with the coolant volume above the active zone, and the output section with the pump inlet chamber located in this channel, the pressure chamber of the pump is communicated through the inlet channel to the reactor core, the surface of the steam generators is completely flooded and limited by the coolant top cover; above the active zone above the collector, from which the coolant enters the steam generators, there is a free surface through which structural elements of the reactor control system pass; in the caissons of the pumps there is a free level located above the cover of the steam generator, from which the coolant enters the pumps; the axes of two pumps are located in the diametrical planes of a nuclear power plant and floating nuclear power plants, ships and ships.

На фигуре 1 представлен разрез А-А схемы реакторной установки на быстрых нейтронах с охлаждением тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями плавучих атомных станций, судов и кораблей. Реакторный блок 1 с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем содержит размещенные под свободным уровнем теплоносителя 2 активную зону 3, главные циркуляционные насосы 4 с электроприводами, систему защитного газа, парогенераторы 5, закрытые крышкой 6. The figure 1 shows a section aa the diagram of a fast neutron reactor plant cooled by heavy liquid metal coolants of floating nuclear power plants, ships and ships. The reactor unit 1 with a heavy liquid metal coolant contains an active zone 3 located under the free level of the coolant 2, the main circulation pumps 4 with electric drives, a protective gas system, steam generators 5, closed by a cover 6.

На фигуре 2 представлен разрез Б-Б схемы реакторной установки на быстрых нейтронах с охлаждением тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями плавучих атомных станций, судов и кораблей. Реакторный блок 1 с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем содержит размещенные под свободным уровнем теплоносителя активную зону 3, главные циркуляционные насосы 4 с электроприводами, систему защитного газа, парогенераторы 5, закрытые крышкой, и раздаточные коллекторы 7.Figure 2 shows a section B-B diagram of a fast neutron reactor plant cooled by heavy liquid metal coolants of floating nuclear power plants, ships and ships. The reactor block 1 with a heavy liquid metal coolant contains an active zone 3 located under the free level of the coolant, the main circulation pumps 4 with electric drives, a protective gas system, steam generators 5, closed by a lid, and distribution manifolds 7.

Схемы представлены для состояния реакторного контура с остановленными главными циркуляционными насосами, например, после заполнения реакторного контура жидкокристаллическим теплоносителем. В этом состоянии свободные уровни теплоносителя во всех элементах контура находятся на одной отметке. При увеличении числа оборотов главных циркуляционных насосов вплоть до номинальных возникает циркуляция теплоносителя через участки контура, имеющие различные гидравлические сопротивления. В различных элементах контура при работе главных циркуляционных насосов будут различные высотные отметки свободных уровней теплоносителя в соответствии с гидравлическими сопротивлениями соответствующих участков контура.Schemes are presented for the state of the reactor circuit with the main circulation pumps stopped, for example, after filling the reactor circuit with a liquid crystal coolant. In this state, free coolant levels in all circuit elements are at the same level. With an increase in the number of revolutions of the main circulation pumps up to the nominal ones, circulation of the coolant through the circuit sections having different hydraulic resistances occurs. In various elements of the circuit during operation of the main circulation pumps, there will be different elevations of the free levels of the coolant in accordance with the hydraulic resistances of the corresponding sections of the circuit.

Работа ядерной энергетической установки на быстрых нейтронах с охлаждением тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями плавучих атомных станций, судов и кораблей осуществляется следующим образом. При вращении вала насосов 4 рабочим колесом создается циркуляция теплоносителя 2 сначала через активную зону 3, над которым имеется свободный уровень теплоносителя, затем нагретый теплоноситель 2 поступает через раздаточные коллекторы 7 в парогенераторы 5, где проходит их межтрубное пространство, испаряя и перегревая пар второго контура. При этом свободный уровень теплоносителя 2 над активной зоной 3 выше крышки 6, закрывающей полностью «затопленный» парогенератор 5. После парогенератора 5 теплоноситель 2 поступает на всас насосов 4, над которыми тоже имеется свободный уровень теплоносителя 2, который выше крышки 6 парогенератора 5. Газовые объемы над активной зоной 3 и насосами 4 соединены между собой системой защитного газа.The operation of a fast-neutron nuclear power plant cooled by heavy liquid metal coolants of floating nuclear power plants, ships and ships is carried out as follows. When the pump shaft 4 is rotated by the impeller, the coolant 2 is circulated first through the active zone 3, above which there is a free coolant level, then the heated coolant 2 enters through steam distributors 7 to the steam generators 5, where their annular space passes, evaporating and overheating the steam of the secondary circuit. In this case, the free level of the coolant 2 above the active zone 3 above the cover 6, which covers the completely "flooded" steam generator 5. After the steam generator 5, the coolant 2 enters the pump suction 4, above which there is also a free level of coolant 2, which is higher than the cover 6 of the steam generator 5. Gas the volumes above the core 3 and the pumps 4 are interconnected by a protective gas system.

При работе в различных режимах реакторная установка имеет свободный уровень теплоносителя над различными элементами установки. Применение крышки над парогенератором, фиксирование высоты свободной поверхности выше крышки парогенератора, а также расположение осей двух насосов в диаметральных плоскостях ядерной энергетической установки и плавучих атомных станций, судов и кораблей в совокупности позволяет уменьшить площадь свободной поверхности, исключить возможность осушения парогенератора и активной зоны и ограничить осушение элементов насосов до приемлемых пределов при качках и ограниченных дифферентах. Это, в свою очередь, позволят сделать ядерную энергетическую установку на быстрых нейтронах с охлаждением тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями плавучих атомных станций, судов и кораблей более безопасной.When operating in various modes, the reactor installation has a free coolant level over the various elements of the installation. The use of a cover above the steam generator, fixing the height of the free surface above the cover of the steam generator, as well as the arrangement of the axes of the two pumps in the diametrical planes of the nuclear power plant and floating nuclear power plants, ships and ships in the aggregate, reduces the free surface area, eliminates the possibility of draining the steam generator and the core and limits drainage of pump elements to acceptable limits for pumping and limited trim. This, in turn, will make it possible to make a nuclear power plant using fast neutrons cooled by heavy liquid metal coolants of floating nuclear power plants, ships and ships more secure.

Claims (1)

Ядерная энергетическая установка плавучих атомных станций, судов и кораблей, содержащая реактор с жидкометаллическим свинцовым теплоносителем или его сплавами и систему защитного газа с размещенными в корпусе под свободным уровнем активной зоны, парогенераторами и средствами циркуляции, в которой выше активной зоны размещен кольцевой канал, внутренний диаметр которого больше наружного диаметра активной зоны, с установленными в кольцевом канале секции парогенераторов, входной участок которого сообщен с объемом теплоносителя под активной зоной, а выходной участок - с входной камерой насоса, размещенной в этом канале, напорная камера насоса сообщена через опускной канал с активной зоной реактора, отличающаяся тем, что поверхность парогенераторов «затоплена» теплоносителем полностью и ограничена сверху крышкой; над активной зоной выше коллектора, из которого теплоноситель поступает в парогенераторы, расположена свободная поверхность, через которую проходят элементы конструкций СУЗ реактора; в кессонах насосов имеется свободный уровень, расположенный выше крышки парогенератора, из которого теплоноситель поступает в насосы; оси двух насосов располагаются в диаметральных плоскостях ядерной энергетической установки и плавучих атомных станций, судов и кораблей.A nuclear power plant of floating nuclear power plants, ships and ships, containing a reactor with liquid metal lead coolant or its alloys and a protective gas system with steam generators and circulating means placed in the casing under the free core level, in which an annular channel is placed above the active zone, inner diameter which is larger than the outer diameter of the active zone, with steam generator sections installed in the annular channel, the inlet section of which is communicated with the volume of coolant under the act implicit zone, and an outlet section - with the inlet chamber of the pump, disposed in this channel, pressurized pump chamber communicates through the standpipe channel with the core of the reactor, characterized in that the surface of steam generator "flooded" coolant completely and bounded above by a lid; above the active zone above the collector, from which the coolant enters the steam generators, there is a free surface through which structural elements of the reactor control system pass; in the caissons of the pumps there is a free level located above the cover of the steam generator, from which the coolant enters the pumps; the axes of two pumps are located in the diametrical planes of a nuclear power plant and floating nuclear power plants, ships and ships.

Images