RU2805987C1 - Nuclear reactor with self-protection - Google Patents
Nuclear reactor with self-protection Download PDFInfo
- Publication number
- RU2805987C1 RU2805987C1 RU2022131968A RU2022131968A RU2805987C1 RU 2805987 C1 RU2805987 C1 RU 2805987C1 RU 2022131968 A RU2022131968 A RU 2022131968A RU 2022131968 A RU2022131968 A RU 2022131968A RU 2805987 C1 RU2805987 C1 RU 2805987C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- core
- evaporation
- thermal
- reactivity
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к атомной энергетике и ядерным силовым установкам, касается энергетического атомного (ядерного) реактора и его аварийной защиты ядерно-радиационной безопасности.The invention relates to nuclear energy and nuclear power plants, concerns a power atomic (nuclear) reactor and its emergency protection of nuclear and radiation safety.
Наиболее эффективное применение изобретение может найти в энергетических реакторах, предназначенных для работы при нестационарных и переходных режимах (быстром пуске и выведении на мощность, форсированном изменении мощности в режиме следования за нагрузкой, а также при резких изменениях его пространственного положения), когда в активной зоне могут возникать нейтронно-физические, теплофизические, гидравлические возмущения, приводящие к самопроизвольному возрастанию избыточной реактивности с увеличением мощности тепловыделения и температуры свыше заданного или предельно допустимого значения. Что может представлять аварийную ядерно-радиационную опасность.The most effective application of the invention can be found in power reactors designed to operate under non-stationary and transient modes (quick start-up and ramp-up, forced power changes in load-following mode, as well as sudden changes in its spatial position), when the core can neutronic, thermophysical, and hydraulic disturbances arise, leading to a spontaneous increase in excess reactivity with an increase in heat generation power and temperature above a given or maximum permissible value. What may pose a nuclear radiation emergency.
Отсюда актуальность проблемы повышения эффективности и надежности аварийной защиты ядерно-радиационной безопасности работы и эксплуатации таких энергетических атомных (ядерных) реакторов.Hence the relevance of the problem of increasing the efficiency and reliability of emergency protection of nuclear and radiation safety of the operation and operation of such power atomic (nuclear) reactors.
Характерным объектом применения изобретения могут быть, например, реакторы ядерных реактивных энергодвигательных установок (ЯРЭДУ) с ядерным ракетным двигателем (ЯРД) высоко маневренных летательных и плавательных аппаратов /1/. (В.А. Кузнецов. Ядерные реакторы космических установок. М., Атомиздат, 1977).A typical object of application of the invention may be, for example, reactors of nuclear jet power propulsion systems (NREPU) with a nuclear rocket engine (NRE) of highly maneuverable aircraft and swimming vehicles /1/. (V.A. Kuznetsov. Nuclear reactors of space installations. M., Atomizdat, 1977).
Вместе с тем, изобретение может послужить конструктивно-технологическим основанием для создания коммуникабельных, малогабаритных, компактных и более безопасных в ядерно-радиационном, техногенном и экологическом отношении, чем существующие АЭС, атомных тепло-электроэнергетических установок «малой атомной энергетики».At the same time, the invention can serve as a design and technological basis for the creation of communicative, small-sized, compact and safer in nuclear-radiation, technogenic and environmental terms than existing nuclear power plants, nuclear heat and power plants of “small nuclear power”.
Изобретение направлено на повышение эффективности и надежности аварийной защиты ядерно-радиационной безопасности энергетического атомного реактора использованием им собственных конструктивно-технологических, функциональных и саморегулирования реактивности средств самозащиты.The invention is aimed at increasing the efficiency and reliability of emergency protection of nuclear radiation safety of a power nuclear reactor by using its own design, technological, functional and self-regulation of reactivity means of self-defense.
Известен реактор /2/ (патент RU 2510652, МПК G21D 1/00, 2014), используемый в ядерном ракетном двигателе (ЯРД) /3/ (патент RU 2521423, МПК F03H 99/00, 2014). Реактор содержит входящую непосредственно в его конструкцию и функционирующую с ним в едином термодинамическом процессе термокамеру со сборками теплоотводящих из активной зоны и теплопередающих рабочему теплоносителю реактора (рабочему телу ЯРД) элементов -твердотельных тепловодов, и одновременно осуществляющую защиту ядерно-радиационной безопасности его работы. Наличие термокамеры с теплопередающими тепловодами исключает прокачку рабочего теплоносителя (тела) непосредственно через его активную зону, создания в корпусе давления, а потому и взрывоопасность реактора. При этом обеспечивается защита самого рабочего теплоносителя реактора (рабочего тела ЯРД) от радиоактивного загрязнения и радиационного заражения им и уносимыми частицами ядерного топлива технологического оборудования и окружающей среды. Наряду с этим, исключается всякое влияние теплоносителя на нейтронно-физические и теплофизические свойства активной зоны, на реактивность реактора и устойчивость его работы. То есть, в этом отношении термокамера реактора с теплоотводящими и теплопередающими элементами, в аналоге твердотельными тепловодами служит его эффективным конструктивно-технологическим и функциональным средством аварийной самозащиты ядерно-радиационной безопасности.A known reactor /2/ (patent RU 2510652, IPC G21D 1/00, 2014) used in a nuclear rocket engine (NRE) /3/ (patent RU 2521423, IPC F03H 99/00, 2014). The reactor contains a thermal chamber, which is included directly in its design and functions with it in a single thermodynamic process, with assemblies of elements that remove heat from the core and transfer heat to the working coolant of the reactor (the working fluid of the nuclear engine) - solid-state heat pipes, and at the same time protecting the nuclear-radiation safety of its operation. The presence of a thermal chamber with heat-transferring heat pipes eliminates the pumping of the working coolant (body) directly through its core, creating pressure in the housing, and therefore the risk of explosion of the reactor. At the same time, the working coolant of the reactor itself (the working fluid of the nuclear propulsion engine) is protected from radioactive contamination and radiation contamination by it and entrained particles of nuclear fuel of technological equipment and the environment. Along with this, any influence of the coolant on the neutronic and thermophysical properties of the core, on the reactivity of the reactor and the stability of its operation is excluded. That is, in this regard, the thermal chamber of the reactor with heat-removing and heat-transfer elements, in analogue with solid-state heat pipes, serves as its effective structural, technological and functional means of emergency self-protection of nuclear and radiation safety.
Существенный недостаток аналога /2/, имеющего только стержневые органы общего управления, состоит в отсутствии в нем специальных органов регулирования реактивности для аварийной защиты ядерно-радиационной безопасности при отмеченных выше нестационарных режимах и условиях его работы и эксплуатации.A significant drawback of the analogue /2/, which has only general control rods, is the absence of special reactivity control bodies for emergency protection of nuclear and radiation safety under the above-mentioned non-stationary modes and conditions of its operation and operation.
Известен реактор ЯРД с тепловыделяющими сборками (твэлами) в активной зоне для нагрева прокачиваемого через нее рабочего тела, аварийная защита ядерно-радиационной безопасности которого на всех стадиях жизненного цикла, обеспечивается за счет введения в его конструкцию системы ядерной безопасности, включающей центральный выдвижной элемент ядерной безопасности, выполненный в виде бериллиевого стержня и двух коаксиальных труб, полость между которыми заполнена поглотителем нейтронов. А также за счет нескольких выдвижных элементов ядерной безопасности плоской формы из поглощающего нейтроны материала, расположенных в периферийной части активной зоны. А также за счет снабжения огневого днища реактора дефлекторами, тепловыделяющих сборок чехлами, выполнения замедлителя из набора стержней из гидроидного материала, сборно-раздаточного коллектора рабочего тела, рекуперативного теплообменника, выполнения силового корпуса реактора в виде комбинированной конструкции. /4/ (С.В. Баринов и др. патент Ru 2149468, МПК G21D 5/00, 2000). Общее регулирование при этом осуществляется системой установленных вокруг корпуса поворотных барабанов с поглощающими нейтроны накладками.A nuclear-powered reactor with fuel assemblies (fuel rods) in the core for heating the working fluid pumped through it is known, the emergency protection of nuclear and radiation safety of which at all stages of the life cycle is ensured by introducing into its design a nuclear safety system, including a central retractable nuclear safety element , made in the form of a beryllium rod and two coaxial tubes, the cavity between which is filled with a neutron absorber. And also due to several retractable flat-shaped nuclear safety elements made of neutron-absorbing material located in the peripheral part of the core. And also by supplying the fire bottom of the reactor with deflectors, fuel assemblies with covers, making a moderator from a set of rods made of hydroid material, a working fluid collection and distribution manifold, a recuperative heat exchanger, and making the reactor power vessel in the form of a combined design. /4/ (S.V. Barinov et al. patent Ru 2149468, IPC G21D 5/00, 2000). General regulation is carried out by a system of rotary drums with neutron-absorbing linings installed around the body.
Недостаток аналога /4/ состоит в усложненности конструкции и механизмов принудительного приведения в действие элементов регулирования реактивности (центрального стержня, плоских выдвижных элементов, коаксиальных труб с жидким поглотителем) для аварийной защиты механическими средствами. Причем с очевидной необходимостью использовать для этого множества элементов и электромеханических связей контроля энергетического состояния реактора. Что значительно усложняет осуществление аварийной защиты, снижает ее эффективность, быстродействие и надежность. Кроме того, не исключается взрывоопасность реактора, из-за высоконапорной прокачки непосредственно через активную зону с высокотемпературным нагревом в ней рабочего тела, представляющего к тому же радиационную опасность для окружающей среды при истечении из сопла.The disadvantage of the analogue /4/ is the complexity of the design and mechanisms for forced activation of reactivity control elements (central rod, flat retractable elements, coaxial pipes with a liquid absorber) for emergency protection by mechanical means. Moreover, with the obvious need to use for this a variety of elements and electromechanical connections to control the energy state of the reactor. This significantly complicates the implementation of emergency protection, reduces its effectiveness, speed and reliability. In addition, the explosion hazard of the reactor cannot be ruled out due to high-pressure pumping directly through the core with high-temperature heating of the working fluid in it, which also poses a radiation hazard to the environment when flowing out of the nozzle.
Известна следующая классификация способов и средств общего и для аварийной защиты ядерно-радиационной безопасности регулирования реактивности энергетического реактора, основанного на изменении плотности нейтронного потока в активной зоне за счет их поглощения вводимым поглотителем нейтронов:The following classification of methods and means for general and emergency protection of nuclear radiation safety regulation of the reactivity of a power reactor is known, based on a change in the neutron flux density in the core due to their absorption by the introduced neutron absorber:
- по агрегатному состоянию регулирующего вещества (твердое, жидкое или газообразное);- according to the physical state of the regulating substance (solid, liquid or gaseous);
- по функции, выполняемой регулирующим веществом (поглотитель, топливо замедлитель или отражатель);- according to the function performed by the regulating substance (absorber, fuel moderator or reflector);
- по виду реактора (работающего на стационарном уровне мощности или импульсно),- by type of reactor (operating at a stationary power level or pulsed),
- а также по цели регулирования нейтронного потока: для автоматического регулирования (АР) и компенсации возникающих, по каким либо причинам, локальных изменений реактивности при общем регулировании мощности и управлении пространственным распределением мощности, а также для аварийной защиты (АЗ) с помощью средств системы управления защитой (СУЗ) /5/. (Емельянов И.Я., Ионайтис P.P., Рабичев З.А, Анализ патентных тенденций развития систем управления ядерных реакторов. Обзор. УДК 621.039.562):- as well as for the purpose of neutron flux regulation: for automatic control (AR) and compensation of local changes in reactivity that arise, for any reason, during general power regulation and control of spatial power distribution, as well as for emergency protection (EP) using control system means protection (SUZ) /5/. (Emelyanov I.Ya., Ionaitis P.P., Rabichev Z.A. Analysis of patent trends in the development of control systems for nuclear reactors. Review. UDC 621.039.562):
Наиболее существенные различия при этом в системе СУЗ имеют изменяющие интенсивность нейтронного потока исполнительные органы регулирования. Которые подразделяются: на твердые (стержневые и барабанные), жидкостные, газовые и на комбинированные (стержневые жидкостные, стержневые газовые). Причем жидкостные и газовые органы регулирования классифицируются следующим образом.The most significant differences in the control system system are the executive control bodies that change the intensity of the neutron flux. Which are divided into: solid (rod and drum), liquid, gas and combined (rod liquid, rod gas). Moreover, liquid and gas regulatory bodies are classified as follows.
По месту ввода поглощающей жидкости, например, непосредственно в объем корпуса водо-водяного реактора (ВВЭР) или в его отдельные каналы при канальной конструкции.At the point where the absorbing liquid is introduced, for example, directly into the volume of the pressurized water reactor (VVER) vessel or into its individual channels in a channel design.
По химическому составу поглощающей жидкости.According to the chemical composition of the absorbing liquid.
По способу изменения регулирующей, поглощающей способности и управления:According to the method of changing the regulatory, absorption capacity and control:
- концентрацией поглотителя или топлива (химические системы),- concentration of absorbent or fuel (chemical systems),
- высотой столба (уровня), или соотношением фаз (жидкость-газ),- height of the column (level), or phase relationship (liquid-gas),
- плотностью (нагревом или давлением), составом,- density (heat or pressure), composition,
- дискретным заполнением секций или каналов по радиусу активной зоны, ее высоте с помощью механического вытеснителя (плунжера, мембраны).- discrete filling of sections or channels along the radius of the active zone, its height using a mechanical displacer (plunger, membrane).
Известно применение для аварийная защиты энергетического реактора многоканальной системы регулирования, представляющей собой группу стержней - локальных регуляторов реактивности, распределенных определенным образом по объему активной зоны, связанных между собой встроенными в нее детекторами внутриреакторного контроля распределения энерговыделения, передающими сигналы о возникающих локальных деформациях поля энерговыделения системе управления аварийной защитой (СУЗ), вырабатывающей и передающей по обратной электромеханической связи управляющие команды исполнительным органам /6/. (И.Я. Емельянов, П.А. Гаврилов, Б.Н. Селиверстов, Управление и безопасность энергетических ядерных реакторов. М., Атомиздат, 1975). По такому принципу, например, действует многоканальная система саморегулирования для аварийной защиты ядерно-радиационной безопасности канального водо-водяного реактора (ВВЭР), состоящая из множества каналов с принудительно прокачиваемым через них кипящего поглотителем - замедлителем.It is known to use for emergency protection of a power reactor a multi-channel control system, which is a group of rods - local reactivity regulators, distributed in a certain way throughout the volume of the core, interconnected by built-in detectors for in-reactor control of the distribution of energy release, transmitting signals about emerging local deformations of the energy release field to the control system emergency protection (ECP), which generates and transmits control commands to executive bodies via electromechanical feedback /6/. (I.Ya. Emelyanov, P.A. Gavrilov, B.N. Seliverstov, Control and safety of power nuclear reactors. M., Atomizdat, 1975). According to this principle, for example, a multi-channel self-regulation system operates for emergency protection of nuclear radiation safety of a channel water-cooled reactor (VVER), consisting of many channels with a boiling absorber - moderator - forcedly pumped through them.
Для реализации аварийной защиты реактора многоканальной системой регулирования реактивности в /6/ описана методика ее образования, включающая порядок распределения по объему активной зоны и взаимное расположение внутриреакторных детекторов контроля энерговыделения и поглощающих элементов -локальных регуляторов реактивности (твердых стержней или каналов с жидким или газовым поглотителем) в зависимости от энергораспределения по объему активной зоны.To implement emergency reactor protection with a multichannel reactivity control system, /6/ describes the method of its formation, including the order of distribution throughout the volume of the core and the relative arrangement of in-reactor energy release control detectors and absorbing elements - local reactivity regulators (solid rods or channels with a liquid or gas absorber) depending on the energy distribution throughout the core volume.
Недостаток известной многоканальной системы регулирования для аварийной защиты (АЗ) - аналога /6/ состоит в применении в качестве локальных регуляторов реактивности твердых поглощающих стержней и/или каналов с прокачиваемым по ним жидким или газовым поглотителем, и в принудительном (с помощью механических средств) введением стержней и/или поглотителя в активную зону. А также в использовании множества внутриреакторных детекторов контроля за энергораспределением, и различных связей, передающих сигналы устройствам СУЗ для выработки управляющих воздействий, передаваемых по обратной электромеханической связи исполнительным органам. Что в конструктивном, технологическом и в эксплуатационном отношении усложняет систему аварийной защиты, ухудшает нейтронно-физическое качество активной зоны, и снижает из-за инерционности и погрешностей действия прямых и обратных принудительных электромеханических связей эффективность, быстродействие и надежность осуществления аварийной защиты.The disadvantage of the known multichannel control system for emergency protection (AP) - analogue /6/ is the use of solid absorber rods and/or channels with a liquid or gas absorber pumped through them as local reactivity regulators, and the forced (using mechanical means) introduction rods and/or absorber into the core. And also in the use of a variety of in-reactor detectors for monitoring energy distribution, and various connections that transmit signals to control and protection devices for generating control actions transmitted via electromechanical feedback to the executive bodies. Which, from a constructive, technological and operational point of view, complicates the emergency protection system, deteriorates the neutronic quality of the core, and reduces the efficiency, speed and reliability of emergency protection due to inertia and errors in the action of direct and reverse forced electromechanical connections.
Предлагаемое изобретение по классификации /5/ относится к целевому признаку регулирования реактивности. А именно, -предназначено для аварийной защиты (АЗ) ядерно-радиационной безопасности реактора с помощью локальных регуляторов реактивности с введением поглотителей на отдельных участках объема активной зоны, и образованной их совокупностью и групповым действием интегральной системы регулирования. Но, осуществляется АЗ на основе саморегулирования и самозащиты с использованием для этого иных способов и средств, представляющими собой отличительную сущность изобретения.The proposed invention according to classification /5/ relates to the target feature of reactivity regulation. Namely, it is intended for emergency protection (EP) of nuclear and radiation safety of the reactor using local reactivity regulators with the introduction of absorbers in individual areas of the core volume, and an integrated control system formed by their combination and group action. But, AZ is carried out on the basis of self-regulation and self-defense using other methods and means, which represent the distinctive essence of the invention.
В конструктивно - технологическом и функциональном отношении непосредственным аналогом, на основе которого может быть реализовано изобретение, являться известный атомный реактор /7/, (патент Ru 2757160 МПК G21D 1/00, 2019).In terms of design, technology and functionality, a direct analogue on the basis of which the invention can be implemented is the well-known nuclear reactor /7/ (patent Ru 2757160 IPC G21D 1/00, 2019).
Реактор - прототип /1/ включает охлаждаемый несущий радиационно-защитный корпус, заключенную в термопрочный корпус, окруженную боковым отражателем нейтронов тепловыделяющую активную зону, органы общего регулирования и пристыкованную радиационно-защитным днищем термокамеру с входным для рабочего теплоносителя и выходным для него коллекторами. Активная зона и термокамера совместно содержат сборки теплоотводящих из активной зоны и теплопередающих теплоносителю реактора элементов - твердотельных тепловодов и/или термокапсул - тепловодовThe prototype reactor /1/ includes a cooled load-bearing radiation-protective casing, enclosed in a thermally durable casing, a fuel-releasing active zone surrounded by a side neutron reflector, general control elements and a thermal chamber docked with a radiation-protective bottom with an inlet for the working coolant and an outlet for it. The core and thermal chamber together contain assemblies of elements that remove heat from the core and transfer heat to the reactor coolant - solid-state heat pipes and/or thermal capsules - heat pipes
Реактор в прототипе /1/ может быть любого типа, имеет органы общего регулирования реактивности, выполненные в виде системы поглощающих нейтроны трубчатых стержней, но, не имеет, как таковых, средств регулирования реактивности для аварийной защиты в случае возникновения, по каким либо причинам, самопроизвольного локального и общего возрастания избыточной реактивности и повышения мощности тепловыделения и температуры сверх заданного или предельно допустимого значения.The reactor in the prototype /1/ can be of any type, has organs for general reactivity control, made in the form of a system of neutron-absorbing tubular rods, but does not, as such, have means for regulating reactivity for emergency protection in the event of, for any reason, a spontaneous local and general increase in excess reactivity and increase in heat generation power and temperature above a given or maximum permissible value.
Термокапсула - тепловод представляет собой тепловую трубу, образованную единым для ее испарительного и конденсаторного участков герметичным цилиндрическим корпусом - капсулой. Корпус - капсула содержит жидкометаллический теплоноситель с высокой внутренней энергией испарения (парообразования), и выполнена с возможностью самозапуска и осуществления в ней термодинамического процесса циркуляции жидкометаллического теплоносителя.Thermal capsule - heat pipe is a heat pipe formed by a single sealed cylindrical body - a capsule - for its evaporation and condenser sections. The body-capsule contains a liquid metal coolant with high internal energy of evaporation (vaporization), and is designed with the ability to self-start and carry out the thermodynamic process of circulation of the liquid metal coolant in it.
Твердотельные тепловоды и/или термокапсулы - тепловоды в сборках герметично пропущены через радиационно-защитное днище корпуса термокамеры и нижние днища корпусов активной зоны и реактора с расположением испарительных участков термокапсул в активной зоне, а конденсаторных участков, образующих в сборках межкорпусные нагревательные каналы для прокачиваемого через них рабочего теплоносителя реактора, - в термокамере. Для образования в сборке межкорпусных нагревательных каналов на конденсаторных участках в термокамере на корпусах-капсулах выполнены определенного размера, формы и количества наружные продольные ребра. В частности, термокапсулы - тепловоды могут иметь трехреберные корпуса-капсулы с продольно прямыми или витыми полыми ребрами. Теплоотвод из активной зоны реактора с одновременным нагревом его рабочего теплоносителя в термокамнре осуществляется твердотельными тепловодами - за счет их теплопроводности, а термокапсулами-тепловодами - за счет переноса внутренней теплоты испарения (парообразования) их жидкометаллического теплоносителя.Solid-state heat pipes and/or thermal capsules - heat pipes in assemblies are hermetically passed through the radiation-protective bottom of the thermal chamber body and the lower bottoms of the core and reactor vessels with the evaporation sections of the thermocapsules located in the core, and condenser sections forming inter-hull heating channels in the assemblies for pumped through them working coolant of the reactor, - in a heat chamber. To form inter-body heating channels in the assembly on the condenser sections in the heat chamber, external longitudinal ribs of a certain size, shape and number are made on the capsule bodies. In particular, thermal capsules - heat conductors can have three-fin capsule bodies with longitudinally straight or twisted hollow ribs. Heat removal from the reactor core with simultaneous heating of its working coolant in a thermal chamber is carried out by solid-state heat conductors - due to their thermal conductivity, and by thermal capsules-heat conductors - due to the transfer of the internal heat of evaporation (vaporization) of their liquid metal coolant.
Недостаток прототипа /7/ состоит в отсутствии в нем, как таковых, средств регулирования реактивности для аварийной защиты ядерно-радиационной безопасности, предотвращающих возможность самопроизвольного, по каким либо причинам, (при ускоренном пуске и разгоне, форсированных переходных режимах, резком изменении пространственного положения реактора, технологических сбоях), возрастания избыточной реактивности и увеличения мощности тепловыделения температуры в активной зоне свыше заданного или предельно допустимого значения. Имеющаяся механическая система общего регулирования поглощающими стержнями, как и в предыдущих аналогах, не обладает необходимой для этого эффективностью, надежностью и быстродействием.The disadvantage of the prototype /7/ is the absence in it, as such, of reactivity control means for emergency protection of nuclear and radiation safety, preventing the possibility of spontaneous, for any reason, (during accelerated start-up and acceleration, forced transient modes, a sharp change in the spatial position of the reactor). , technological failures), an increase in excess reactivity and an increase in the power of heat release of temperature in the core above a given or maximum permissible value. The existing mechanical system of general regulation by absorbent rods, as in previous analogues, does not have the necessary efficiency, reliability and speed for this.
Техническая задача заключается в повышении эффективности и надежности аварийной защиты ядерно-радиационной безопасности атомного (ядерного) реактора предотвращением возможности самопроизвольного, по каким либо причинам, возрастания реактивности, соответственно, мощности тепловыделения и температуры в активной зоне свыше заданного или предельно допустимого значения, посредством самозащиты локальными регуляторами реактивности и образованной ими интегральной системы саморегулирования.The technical problem is to increase the efficiency and reliability of emergency protection of nuclear radiation safety of an atomic (nuclear) reactor by preventing the possibility of a spontaneous, for any reason, increase in reactivity, respectively, heat generation power and temperature in the core above a given or maximum permissible value, through self-protection by local reactivity regulators and the integrated self-regulation system formed by them.
Технический результат достигается тем, что, активная зона и термокамера со сборками теплоотводящих из активной зоны и теплопередающих рабочему теплоносителю в термокамере твердотельных тепловодов и/или термокапсул-тепловодов с жидкометаллическим теплоносителем, содержат включенные в эти сборки термокапсулы с жидкометаллическим поглотителем нейтронов, которые являются локальными регуляторами реактивности. В своей совокупности и совместным групповым действием при определенном количестве, распределении по поперечному сечению активной зоны и расположении относительно друг друга в общей с теплоотводящими и теплопередающими элементами сборке, образуют интегральную систему саморегулирования реактивности реактора. Термокапсулы - локальные регуляторы реактивности герметично пропущены через радиационно-защитное днище термокамеры и нижние днища корпусов реактора и активной зоны, с расположением испарительных участков в активной зоне, а конденсаторных участков - в термокамере. И концами испарительных участков подвижно зафиксированы в закрепленных на верхнем днище активной зоны патрубках, а опорными концами конденсаторных участков свободно установлены в пазах опорной решетки термокамеры.The technical result is achieved by the fact that the core and thermal chamber with assemblies that remove heat from the core and transfer heat to the working coolant in the thermal chamber of solid-state heat conductors and/or thermal capsules-heat conductors with a liquid metal coolant contain thermal capsules with a liquid metal neutron absorber included in these assemblies, which are local regulators reactivity. In their totality and joint group action at a certain number, distribution over the cross section of the core and location relative to each other in a common assembly with heat-removing and heat-transfer elements, they form an integral system of self-regulation of reactor reactivity. Thermal capsules - local reactivity regulators are hermetically passed through the radiation-protective bottom of the thermal chamber and the lower bottoms of the reactor vessels and the core, with the evaporation sections located in the core, and the condenser sections in the thermal chamber. And the ends of the evaporation sections are movably fixed in the pipes fixed on the upper bottom of the core, and the supporting ends of the condenser sections are freely installed in the grooves of the thermal chamber support grid.
При этом термокапсулы - локальные регуляторы реактивности, как и термокапсулы - тепловоды установлены в общей сборке с образованием в термокамере межкорпусных нагревательных каналов для прокачиваемого через них рабочего теплоносителя. Для чего конденсаторные участки их корпусов - капсул выполнены с наружными продольными прямыми или витыми полыми ребрами, полости которых, служат паровыми каналами для жидкометаллического поглотителя нейтронов.In this case, thermal capsules - local reactivity regulators, as well as thermal capsules - heat pipes are installed in a common assembly to form inter-hull heating channels in the thermal chamber for the working coolant pumped through them. Why are the capacitor sections of their housings - capsules - made with external longitudinal straight or twisted hollow ribs, the cavities of which serve as steam channels for a liquid metal neutron absorber.
Каждая термокапсула - локальный регулятор реактивности в общей сборке образована единым для ее испарительного и конденсаторного участков герметичным цилиндрическим корпусом - капсулой, содержащей гидравлически сообщенные между собой паровые и жидкостные с капиллярно-пористой структурой каналы. И выполнена с возможностью самозапуска в ней термодинамического процесса циркуляции жидкометаллического поглотителя нейтронов. Для чего корпус - капсула имеет толщину теплопроводных стенок, достаточную для теплопередачи по ним от нагреваемого в активной зоне испарительного участка к охлаждаемому в термокамере рабочим теплоносителем конденсаторному участку тепловой мощности и температуры для расплавления потребного для самозапуска и осуществления термодинамического процесса циркуляции количества жидкометаллического поглотителя, который находится в конденсаторном участке, изначально, в твердом состоянии.Each thermal capsule - a local reactivity regulator in the overall assembly - is formed by a single sealed cylindrical housing for its evaporation and condenser sections - a capsule containing hydraulically interconnected steam and liquid channels with a capillary-porous structure. And it is made with the possibility of self-starting in it the thermodynamic process of circulation of the liquid metal neutron absorber. Why does the housing - capsule have a thickness of heat-conducting walls sufficient for heat transfer through them from the evaporation section heated in the core to the condenser section cooled in the heat chamber by the working coolant of the thermal power and temperature to melt the amount of liquid metal absorber required for self-starting and the implementation of the thermodynamic circulation process, which is located in the condenser section, initially in a solid state.
Одним из возможных вариантов выполнения локального регулятора реактивности для образования интегральной системы саморегулирования для аварийной самозащиты реактора, может являться термокапсула с жидкометаллическим поглотителем, выполненная с единым для испарительного и конденсаторного участков герметичным корпусом - капсулой, содержащей гидравлически сообщенные между собой паровые каналы, образованные полостями испарительного участка и полых наружных ребер конденсаторного участка, и жидкостной канал с капиллярно-пористой структурой в виде твердого тугоплавкого капиллярно-пористого стержня. Для этого корпус - капсула имеет толщину теплопроводных стенок, достаточную для теплопередачи по ним от нагреваемого в активной зоне испарительного участка к охлаждаемому в термокамере конденсаторному участку тепловой мощности и температуры, необходимых для расплавления потребного для самозапуска и осуществления термодинамического процесса циркуляции количества жидкометаллического поглотителя, находящегося, изначально, в твердом состоянии в выполненной для этого в нижней части конденсаторного участка резервной зоне.One of the possible options for implementing a local reactivity regulator to form an integral self-regulation system for emergency self-protection of the reactor may be a thermal capsule with a liquid metal absorber, made with a sealed housing common to the evaporation and condenser sections - a capsule containing hydraulically interconnected steam channels formed by the cavities of the evaporation section and hollow outer ribs of the condenser section, and a liquid channel with a capillary-porous structure in the form of a solid refractory capillary-porous rod. For this purpose, the body-capsule has a thickness of heat-conducting walls sufficient for heat transfer through them from the evaporation section heated in the core to the condenser section cooled in the heat chamber of the thermal power and temperature necessary to melt the amount of liquid metal absorber required for self-starting and the implementation of the thermodynamic circulation process, located initially, in a solid state in a reserve zone made for this purpose in the lower part of the condenser section.
Поскольку термокапсулы - локальные регуляторы реактивности, как тепловые трубы, эффективно, устойчиво, надежно могут работать только в определенном для их жидкометаллического теплоносителя -поглотителя температурном диапазоне. То, для сохранения их работоспособности, эффективности и максимального ресурса работы при их нахождении, в общем случае, в разных по мощности тепловыделения и температуре радиальных секторах активной зоны, они должны содержать различные по температурам плавления и испарения жидкометаллические поглотители нейтронов.Since thermal capsules are local reactivity regulators, like heat pipes, they can operate efficiently, stably, and reliably only in a temperature range specific to their liquid metal coolant-absorber. That is, in order to maintain their performance, efficiency and maximum service life when they are, in the general case, in radial sectors of the core of different heat generation power and temperature, they must contain liquid metal neutron absorbers of different melting and evaporation temperatures.
При этом для нормальной работы самих термокапсул - локальных регуляторов реактивности и образованной их совокупностью работоспособной интегральной системы саморегулирования теплофизические параметры, прежде всего, рабочие температурные диапазоны, температуры плавления и испарения их жидкометаллических поглотителей должны находиться в определенном соответствии с аналогичными параметрами теплоносителей термокапсул - тепловодов, в сборку которых они включены. Причем ресурс эффективной и надежной работы их и образованной ими интегральной системы саморегулирования реактивности для аварийной самозащиты не должен быть ниже ресурса работы образующих сборку термокапсул - тепловодов.At the same time, for the normal operation of the thermocapsules themselves - local reactivity regulators and the workable integrated self-regulation system formed by their combination, the thermophysical parameters, first of all, the operating temperature ranges, melting and evaporation temperatures of their liquid metal absorbers must be in certain accordance with the similar parameters of the coolants of the thermocapsules - heat pipes, in the assembly of which they are included. Moreover, the resource for efficient and reliable operation of them and the integrated reactivity self-regulation system formed by them for emergency self-defense should not be lower than the service life of the thermal capsules that form the assembly - the heat pipes.
Кроме того, для создания и эффективного функционирования интегральной системы саморегулирования реактивности, образующие ее термокапсулы - локальные регуляторов реактивности должны находиться в активной зоне в определенном количестве, распределении в зависимости от теплораспределения в ней, в частности, по ее радиальным температурным секторам, и расположении в сборке относительно друг друга.In addition, in order to create and effectively operate an integrated reactivity self-regulation system, the thermocapsules that form it - local reactivity regulators - must be in the core in a certain quantity, distributed depending on the heat distribution in it, in particular, along its radial temperature sectors, and location in the assembly relative to each other.
С учетом этих и других факторов аварийная самозащита ядерно-радиационной безопасности реактора представляет собой интегральную систему саморегулирования реактивности, образованную совокупностью и совместным групповым действием термокапсул - локальных регуляторов реактивности с жидкометаллическим поглотителем нейтронов. Включенных в общую с теплоотводящими из активной зоны и теплопередающими теплоносителю реактора в термокамере элементами твердотельными тепловодами и/или термокапсулами - тепловодами сборку в определенном количестве, распределении по сечению активной зоны, в частности, ее радиальным температурным секторам, и расположении относительно друг друга в сборке. И выполненных с возможностью, при возникновении неуправляемого возрастания в месте нахождения их испарительных участков в активной зоне избыточной реактивности и увеличения мощности тепловыделения и температуры сверх заданного или предельно допустимого значения, самозапуска в них термодинамического процесса циркуляции жидкометаллического поглотителя. Происходящего в каждом из них в результате расплавления жидкометаллического поглотителя, находящегося в конденсаторном участке в термокамере, изначально, в твердом состоянии, когда текущая температура нагрева испарительного участка в активной зоне достигает значения, при котором, за счет теплопередачи по теплопроводным стенкам корпуса - капсулы, конденсаторный участок нагревается до температуры плавления в нем твердого поглотителя с образованием его жидкой фазы. Поступающей затем по капиллярно-пористой структуре жидкостного канала конденсаторного участка в испарительный участок на испарение, с последующим проходом образующегося пара по паровым каналам обратно в конденсаторный участок. Где за счет охлаждения рабочим теплоносителем, прокачиваемым по межкорпусным нагревательным каналам общей сборки, конденсируется с образованием жидкой фазы, возвращающейся по капиллярно-пористой структуре жидкостного канала в испарительный участок на испарение, и поглощение нейтронов при каждом цикле парообразования.Taking into account these and other factors, emergency self-protection of nuclear and radiation safety of a reactor is an integral system of self-regulation of reactivity, formed by the combination and joint group action of thermal capsules - local reactivity regulators with a liquid metal neutron absorber. Included in a common assembly with elements that remove heat from the core and transfer heat to the reactor coolant in the thermal chamber are solid-state heat pipes and/or thermal capsules - heat pipes in a certain quantity, distribution over the cross-section of the core, in particular, its radial temperature sectors, and location relative to each other in the assembly. And made with the possibility, in the event of an uncontrolled increase at the location of their evaporation sections in the core of excess reactivity and an increase in the heat release power and temperature above a given or maximum permissible value, self-starting in them the thermodynamic process of circulation of the liquid metal absorber. Occurring in each of them as a result of the melting of the liquid metal absorber located in the condenser section in the heat chamber, initially in a solid state, when the current heating temperature of the evaporation section in the active zone reaches a value at which, due to heat transfer along the heat-conducting walls of the housing - capsule, the condenser the area is heated to the melting temperature of the solid absorbent in it with the formation of its liquid phase. It then flows through the capillary-porous structure of the liquid channel of the condenser section into the evaporation section for evaporation, with the subsequent passage of the resulting steam through the steam channels back to the condenser section. Where, due to cooling by the working coolant pumped through the inter-body heating channels of the general assembly, it condenses to form a liquid phase, returning through the capillary-porous structure of the liquid channel to the evaporation section for evaporation and absorption of neutrons during each evaporation cycle.
При этом термокапсулы - локальные регуляторы реактивности, испарительные участки которых, расположены в разных по мощности тепловыделения и температуре радиальных секторах активной зоны, содержат различные по рабочему температурному диапазону, температурам плавления и испарения и, возможно, по поглощающей способности (сечению поглощения нейтронов) жидкометаллические поглотители, причем, расположенные в более высокотемпературных радиальных секторах активной зоны, содержат наиболее высококипящие и с большим сечением поглощения нейтронов жидкометаллические поглотители.At the same time, thermocapsules are local reactivity regulators, the evaporation sections of which are located in radial sectors of the core that differ in heat generation power and temperature, contain liquid metal absorbers that differ in operating temperature range, melting and evaporation temperatures, and, possibly, in absorption capacity (neutron absorption cross section). , moreover, located in higher-temperature radial sectors of the active zone, contain the highest boiling liquid metal absorbers with a large neutron absorption cross section.
При этом находящиеся в общей с термокапсулами - тепловодами сборке термокапсулы - локальные регуляторы реактивности содержат жидкометаллический поглотитель с температурой плавления и испарения несколько выше температуры испарения жидкометаллического теплоносителя термокапсул - тепловодов. Но, с температурой испарения, не ниже значения, обеспечивающего возможность теплопередачей по теплопроводным стенкам их корпусов - капсул расплавления потребного для самозапуска и осуществления термодинамического процесса циркуляции количества твердого жидкометаллического поглотителя, находящегося в конденсаторном участке, но, при этом не выше заданного или предельно допустимого значений.At the same time, local reactivity regulators located in common with the thermocapsules - heat conductors assembly contain a liquid metal absorber with a melting and evaporation temperature slightly higher than the evaporation temperature of the liquid metal coolant of the thermocapsules - heat conductors. But, with an evaporation temperature not lower than the value that ensures the possibility of heat transfer along the heat-conducting walls of their cases - melting capsules required for self-starting and the implementation of the thermodynamic process of circulation of the amount of solid liquid metal absorber located in the condenser section, but not higher than the specified or maximum permissible values .
Положительный эффект в отношении аварийной самозащиты реактора создается за счет следующих существенных факторов.The positive effect regarding emergency self-protection of the reactor is created due to the following significant factors.
Как отмечено выше, термокамера реактора, исключающая его взрывоопасность и радиоактивное заражение истекающим из него рабочим теплоносителем окружающего пространства, и являющаяся в этом отношении конструктивно-технологическим средством для его аварийной самозащиты ядерно-радиационной безопасности, дает так же возможность использования для этого новых, образующих систему саморегулирования реактивности средств.As noted above, the thermal chamber of the reactor, which excludes its explosion hazard and radioactive contamination of the surrounding space by the working coolant flowing from it, and which in this regard is a structural and technological means for its emergency self-protection of nuclear and radiation safety, also makes it possible to use for this new ones that form the system self-regulation of reactivity of funds.
В отличие от известной многоканальной интегральной системы регулирования для аварийной защиты (АЗ) ядерно-радиационной безопасности /6/, образованной твердыми или твердожидкостными поглощающими стержнями (каналами с жидким или газовым поглотителем) в изобретении интегральная система саморегулирования реактивности образована группой иных по конструкции локальных регуляторов реактивности - термокапсул с жидкометаллическим поглотителем, и с иным механизмом действия для осуществления регулирования реактивности, а именно, путем самозапуска в них термодинамического процесса его паровой и жидкостной циркуляции. Причем самозапуск процесса циркуляции и введение таким путем в активную зону жидкометаллического поглотителя термокапсулами - локальными регуляторами реактивности происходит самопроизвольно, и только при достижении в процессе работы реактора температурой в месте их нахождения в активной зоне заданного или предельно допустимого значения. То есть, и контроль температуры для самозапуска циркуляционного процесса поглощения, и введение поглотителя в активную зону для устранения возникшей, по каким либо причинам, локальной избыточной реактивности и увеличения мощности тепловыделения и температуры сверх заданного или предельно допустимого значения осуществляются автоматически, без необходимости использования для этого никаких вспомогательных инструментов прямой и обратной связей с исполнительными органами СУЗ. Этим существенно упрощается конструкция и технология осуществления аварийной самозащиты реактора, чем повышается ее эффективность, быстродействие и надежность.In contrast to the well-known multi-channel integral control system for emergency protection (AP) of nuclear and radiation safety /6/, formed by solid or solid-liquid absorbing rods (channels with a liquid or gas absorber), in the invention the integral system of self-regulation of reactivity is formed by a group of local reactivity regulators of a different design - thermocapsules with a liquid metal absorber, and with a different mechanism of action for regulating reactivity, namely, by self-starting the thermodynamic process of its vapor and liquid circulation in them. Moreover, the self-start of the circulation process and the introduction of a liquid metal absorber into the core in this way by thermocapsules - local reactivity regulators - occurs spontaneously, and only when the temperature at their location in the core reaches a specified or maximum permissible value during reactor operation. That is, temperature control for self-start of the circulation absorption process, and the introduction of an absorber into the core to eliminate local excess reactivity that has arisen for any reason and increase the heat generation power and temperature above a given or maximum permissible value are carried out automatically, without the need to use no auxiliary tools for direct and feedback communications with the executive bodies of the control system. This significantly simplifies the design and technology of emergency self-protection of the reactor, thereby increasing its efficiency, speed and reliability.
Поскольку поглощение нейтронов в процессе циркуляции поглотителя происходит по всей высоте находящихся в активной зоне испарительных участков термокапсул - локальных регуляторов реактивности, то искажения энергетического поля по высоте активной зоны не происходит.Since the absorption of neutrons during the circulation of the absorber occurs over the entire height of the evaporation sections of the thermocapsules located in the core - local reactivity regulators - there is no distortion of the energy field along the height of the core.
Использованием термокапсул - локальных регуляторов реактивности с различными по рабочему температурному диапазону, температурам плавления и испарения жидкометаллическими поглотителями, а также их в определенном количестве распределении по радиальным температурным секторам активной зоны и расположении относительно друг друга в сборках, создается возможность образования работоспособной, эффективно и надежно функционирующей интегральной системы саморегулирования реактивности с максимально возможным ресурсом работы.The use of thermocapsules - local reactivity regulators with liquid metal absorbers different in operating temperature range, melting and evaporation temperatures, as well as their distribution in a certain amount along the radial temperature sectors of the core and location relative to each other in assemblies, creates the possibility of forming an efficient, efficiently and reliably functioning integral system of self-regulation of reactivity with the maximum possible service life.
Согласованностью в общей сборке теплофизических параметров - рабочих температурных диапазонов, температур плавления и испарения термокапсул - локальных регуляторов реактивности с аналогичными параметрами термокапсул - тепловодов, а также выбором жидкометаллических поглотителей с определенными температурами плавления и испарения обеспечивается работоспособность и эффективность действия сборки, как интегральной системы саморегулирования реактивности.The consistency in the overall assembly of thermophysical parameters - operating temperature ranges, melting and evaporation temperatures of thermocapsules - local reactivity regulators with similar parameters of thermocapsules - heat pipes, as well as the choice of liquid metal absorbers with certain melting and evaporation temperatures ensures the operability and effectiveness of the assembly as an integral system of self-regulation of reactivity .
Идентичностью конструкции и механизмов функционирования термокапсул - локальных регуляторов реактивности и термокапсул -тепловодов обеспечивается их максимально высокая конструктивно-технологическая совместимость и компактность сборок, конструкции активной зоны и термокамеры реактора, а также образованной ими интегральной системы саморегулирования реактивности.The identity of the design and functioning mechanisms of thermal capsules - local reactivity regulators and thermal capsules - heat conductors ensures their highest possible design and technological compatibility and compactness of the assemblies, the design of the core and thermal chamber of the reactor, as well as the integrated reactivity self-regulation system formed by them.
Использованием термокапсул - локальных регуляторов реактивности с необходимой (расчетной) толщиной теплопроводных стенок их корпусов-капсул для расплавления в конденсаторном участке необходимого для запуска и осуществления циркуляционного процесса количества твердого жидкометаллического поглотителя, исключается необходимость применения для этого специальных нагревательных устройств, чем существенно упрощается конструкция, повышается компактность, снижаются габаритно-весовые параметры реактора и его системы саморегулирования.The use of thermocapsules - local reactivity regulators with the required (calculated) thickness of the heat-conducting walls of their capsule housings for melting in the condenser section the amount of solid liquid metal absorber necessary to start and carry out the circulation process, eliminates the need to use special heating devices for this, which significantly simplifies the design and increases compactness, the overall weight parameters of the reactor and its self-regulation system are reduced.
Использованием в термокапсулах - локальных регуляторах реактивности жидкометаллического поглотителя с высокой внутренней теплотой испарения (парообразования) достигается существенное повышение быстродействия и надежности осуществления аварийной самозащиты. Положительный эффект при этом состоит в том, что резкое снижение температуры в активной зоне происходит одновременно, и за счет компенсации избыточной реактивности поглощением нейтронов, и интенсивным теплоотводом из нее самим же поглотителем.By using a liquid metal absorber with a high internal heat of evaporation (vaporization) in thermocapsules - local reactivity regulators - a significant increase in the speed and reliability of emergency self-defense is achieved. The positive effect is that a sharp decrease in temperature in the core occurs simultaneously, both due to compensation of excess reactivity by absorption of neutrons, and intensive heat removal from it by the absorber itself.
Образованием в конденсаторном участке термокапсулы -локального регулятора реактивности резервной зоны с расчетным запасом твердого жидкометаллического поглотителя в зависимости от изменения температуры в активной зоне, и, соответственно, изменения расплавленного объема его жидкой фазы, а потому интенсивности циркуляции и плотности поглотителя, создается дополнительная возможность осуществления саморегулирования реактивности.The formation of a thermal capsule in the condenser section - a local regulator of the reactivity of the reserve zone with a calculated reserve of solid liquid metal absorber depending on the temperature change in the core, and, accordingly, changes in the molten volume of its liquid phase, and therefore the intensity of circulation and density of the absorber, creates an additional opportunity for self-regulation reactivity.
Всем этим, при компактности и технологичности конструкции и улучшении габаритно-весовых параметров, благодаря применению для саморегулирования термокапсул - локальных регуляторов и образованной ими интегральной системой регулирования реактивности, создается возможность повышения эффективности и надежности аварийной самозащиты ядерно-радиационной безопасности атомного (ядерного) реактора при нестационарных режимах его работы и эксплуатации на протяжении всего его жизненного цикла.All this, with a compact and manufacturable design and improved overall weight parameters, thanks to the use of thermocapsules - local regulators for self-regulation and the integrated reactivity control system formed by them, creates the opportunity to increase the efficiency and reliability of emergency self-protection of nuclear radiation safety of a nuclear (nuclear) reactor during non-stationary modes of its operation and operation throughout its entire life cycle.
Среди возможных по поглощающей способности жидкометаллических поглотителей нейтронов для использования в термокапсулах локальных регуляторах реактивности и образованной ими интегральной системе саморегулирования реактивности реактора для его аварийной самозащиты ядерно-радиационной безопасности, могут быть такие, как: кадмий (Gd), самарий (Sm), европий (Eu), бор (В), бориды. /1/, /8/. /9/, /10/. Кадмий и самарий хорошо могут работать на тепловых нейтронах, а европий и его превращения - при всех энергиях нейтронов.Among the liquid metal neutron absorbers possible in terms of their absorption capacity for use in thermocapsules for local reactivity regulators and the integrated system of self-regulation of reactor reactivity formed by them for its emergency self-protection of nuclear and radiation safety, there may be the following: cadmium (Gd), samarium (Sm), europium ( Eu), boron (B), borides. /18/. /9/, /10/. Cadmium and samarium can work well with thermal neutrons, and europium and its transformations can work well at all neutron energies.
При этом все они, в особенности, бор, бориды, обладают сравнительно высокой внутренней теплотой испарения (парообразования). Что дает возможность их эффективного использования в термокапсуле - локальном регуляторе реактивности одновременно, и в качестве сильного поглотителя нейтронов, и как эффективного теплоносителя для теплоотвода из активной зоны, с получением за счет этого двойного эффекта в отношении повышения эффективности, быстродействия и надежности осуществления аварийной самозащиты.Moreover, all of them, especially boron and borides, have a relatively high internal heat of evaporation (vaporization). This makes it possible to effectively use them in a thermal capsule - a local reactivity regulator, simultaneously, both as a strong neutron absorber and as an effective coolant for heat removal from the core, thereby obtaining a double effect in terms of increasing the efficiency, speed and reliability of emergency self-defense.
В каждом конкретном случае реализация изобретения, выбор необходимого количества, порядка радиального распределения по активной зоне и расположения относительно друг друга в сборке для образования эффективной и надежно действующей интегральной системы саморегулирования реактивности реактора для его аварийной самозащиты определяется на основе опытных данных и тестовых испытаний образцов, а также специально разработанной экспериментально - теоретической методики. Для этого, например, в определенном объеме могут быть использованы инструменты описанной в /6/ экспериментально-теоретической методики образования интегральной многоканальной системы регулирования.In each specific case, the implementation of the invention, the choice of the required quantity, the order of radial distribution over the core and the location relative to each other in the assembly to form an effective and reliably operating integrated system for self-regulation of reactor reactivity for its emergency self-defense is determined on the basis of experimental data and test tests of samples, and also a specially developed experimental and theoretical technique. For this, for example, to a certain extent, the tools of the experimental-theoretical methodology for the formation of an integrated multi-channel control system described in /6/ can be used.
Изобретение поясняется на следующих чертежах.The invention is illustrated in the following drawings.
На фиг. 1 показан общий вид описываемого атомного реактора с аварийной самозащитой.In fig. Figure 1 shows a general view of the described nuclear reactor with emergency self-protection.
На фиг. 2 показана конструкция атомного реактора с аварийной самозащитой, содержащего в активной зоне и термокамере сборка теплоотводящих из активной зоны и теплопередающих рабочему телу реактора элементов - тепловодов с включенными в сборку термокапсулами - локальными регуляторами реактивности.In fig. Figure 2 shows the design of a nuclear reactor with emergency self-protection, containing in the core and thermal chamber an assembly of elements that remove heat from the core and transfer heat to the working fluid of the reactor - heat pipes with thermal capsules included in the assembly - local reactivity regulators.
На фиг. 3а, б показаны фрагменты вариантов конструкции теплопередающих сборок термокапсул - тепловодов с включенными термокапсулами - локальными регуляторами реактивности, выполненными с продольными прямыми и витыми полыми ребрами.In fig. 3a, b show fragments of design options for heat transfer assemblies of thermal capsules - heat pipes with included thermal capsules - local reactivity regulators made with longitudinal straight and twisted hollow fins.
На фиг. 4а, б показаны в поперечных сечениях термокамеры конструкция общей сборки термокапсул - тепловодов с возможной схемой распределения по сечению включенных в сборку термокапсул - локальных регуляторов реактивности, выполненных в вариантах с продольными прямыми и витыми полыми ребрами.In fig. 4a, b show in the cross sections of the thermal chamber the design of the general assembly of thermal capsules - heat pipes with a possible distribution diagram over the cross section of the thermal capsules included in the assembly - local reactivity regulators, made in versions with longitudinal straight and twisted hollow ribs.
На фиг. 5 показана конструкция локального регулятора реактивности, выполненного в виде термокапсулы с жидкометаллическим поглотителем нейтронов.In fig. Figure 5 shows the design of a local reactivity regulator, made in the form of a thermal capsule with a liquid metal neutron absorber.
На фиг. 6а,б показаны возможные схемы распределения по поперечному сечению термокамеры в сборке термокапсул -тепловодов включенных в сборку термокапсул - локальных регуляторов реактивности для образования их совокупностью интегральной системы саморегулирования для аварийной самозащиты ядерно-радиационной безопасности реактора.In fig. 6a, b show possible distribution schemes over the cross section of the thermal chamber in the assembly of thermal capsules - heat conductors included in the assembly of thermal capsules - local reactivity regulators for the formation of an integral self-regulation system by their totality for emergency self-protection of nuclear and radiation safety of the reactor.
На фиг. 1 показан общий вид описываемого атомного реактора с аварийной самозащитой, где:In fig. Figure 1 shows a general view of the described nuclear reactor with emergency self-protection, where:
1 - охлаждаемый радиационно-защитный корпус реактора,1 - cooled radiation-protective reactor vessel,
2 - активная зона,2 - active zone,
3 - термокамера реактора,3 - reactor thermal chamber,
4 радиационно-защитное днище термокамеры,4 radiation-protective bottom of the thermal chamber,
5 органы общего регулирования реактора.5 organs for general regulation of the reactor.
Реактор может быть любого типа (на тепловых, быстрых или промежуточных нейтронах) с любой по составу активной зоной (твердой, жидкой, жидкообразной, газообразной). В частности, на тепловых нейтронах с твердой активной зоной 2, содержащей ядерное топливо в виде засыпки из частиц (гранул, капсул, порошка) урана или его кислородного, азотного, углеродного соединений.The reactor can be of any type (thermal, fast or intermediate neutrons) with any active zone composition (solid, liquid, liquid, gaseous). In particular, on thermal neutrons with a
Радиационно-защитный корпус 1 реактора, включающий прочный несущий корпус 6 с рубашкой 7 и каналом 8 внешнего охлаждения и с внутренней радиационной термозащитой 9, содержит заключенную в термопрочный корпус 10 тепловыделяющую активную зону 2, окруженную боковым отражателем нейтронов 11, и пристыкованную радиационно-защитным днищем 4 термокамеру 3. Термокамера 3 имеет прочный охлаждаемый корпус 12 высокого давления с входным 13 для теплоносителя реактора и выходным 14 коллекторами, и содержит совместно с активной зоной 2 сборки 15 (условно отмечены дугой) теплоотводящих из активной зоны 2 и теплопередающих теплоносителю реактора в термокамере 3 элементов - твердотельных тепловодов и/или термокапсул - тепловодов (фиг. 2).The radiation-
16 - опорная решетка термокамеры,.16 - thermal chamber support grid.
17 - верхний торцевой отражатель.17 - upper end reflector.
Органы общего регулирования 5 реактора могут быть любыми - стержневыми, барабанными и известными другими. Например, выполненными в виде системы трубчатых элементов с поглощающими нейтроны стержнями 18, соединенными штоками 19 с управляющими приводами, в частности, гидроприводами 20 (см. фиг. 1, фиг. 2).The
21 - рубашка с каналом 22 внешнего охлаждения корпуса 12 термокамеры 3.21 - jacket with
23 - входной патрубок теплоносителя для охлаждения корпуса 12 термокамеры.23 - coolant inlet pipe for cooling the
С целью повышения эффективности и надежности аварийной защиты ядерно-радиационной безопасности реактора предотвращением возможности самопроизвольного, по каким либо причинам, возрастания его реактивности, и увеличения мощности тепловыделения и температуры в активной зоне сверх заданного или предельно допустимого значения, в сборку 15 теплоотводящих из активной зоны 2 и теплопередающих в термокамере 3 рабочему теплоносителю реактора элементов - термокапсул - тепловодов 24 включены термокапсулы 25 с жидкометаллическим поглотителем нейтронов. Которые являются локальными регуляторами реактивности, и в своей совокупности и совместным групповым действием образуют интегральную систему саморегулирования реактивности реактора для аварийной ядерно-радиационной самозащиты (фиг. 3).In order to increase the efficiency and reliability of emergency protection of nuclear and radiation safety of the reactor by preventing the possibility of a spontaneous, for any reason, increase in its reactivity, and an increase in the heat release power and temperature in the core above a given or maximum permissible value, an assembly of 15 heat removers from the
На фиг. 3а.б показаны фрагменты возможных вариантов конструкции общих сборок 15 термокапсул - тепловодов 24 с включенными в них термокапсулами - локальными регуляторами реактивности 25. (На чертежах термокапсулы - локальные регуляторы реактивности 25 в общих сборках 15 условно помечены крестиком).In fig. 3a.b shows fragments of possible design options for common assemblies of 15 thermal capsules -
Термокапсулы - локальные регуляторы реактивности 25, как и термокапсулы - тепловоды 24, выполнены с наружными продольными полыми ребрами 26. В одном варианте конструкции сборки 15 ребра 26 выполнены с продольными прямыми (фиг. 3а) ребрами, в другом варианте - с витыми ребрами (фиг. 3б). (На чертежах ребра обозначены единой позицией 26). В общей сборке 15 ребра 26 образуют межкорпусные нагревательные каналы 27 для прокачиваемого через них рабочего теплоносителя реактора.Thermal capsules -
Термокапсулы - локальные регуляторы реактивности 25, (как и термокапсулы - тепловоды 24), в общей сборке 15, герметично пропущены через радиационно-защитное днище 4 термокамеры 3, нижнее днище 28 несущего корпуса 6 реактора и нижнее днище 29 активной зоны 2, с расположением их испарительных участков 30 в активной зоне 2, а конденсаторных участков 31 - в термокамере 3. Верхними концами испарительных участков термокапсулы -локальные регуляторы реактивности 25 подвижно зафиксированы в патрубках 32, закрепленных на верхнем днище 33 активной зоны, а опорами 34 нижних концов конденсаторных участков 31 установлены в опорной решетке 16 термокамеры 3 (см. фиг. 2 и фиг. 3).Thermal capsules -
35 - окна в опорной решетке 16 для прохода рабочего теплоносителя реактора.35 - windows in the
36 - пазы в опорной решетке 16 для установки опор 34 конденсаторных участков термокапсул - тепловодов 24 и локальных регуляторов реактивности 25.36 - grooves in the
Фиксацией концов испарительных участков 30 термокапсул - локальных регуляторов реактивности 25, (как и термокапсул - тепловодов 24), в патрубках 32 повышается их устойчивость от изгибных температурных деформаций и общая жесткость конструкции корпуса активной зоны. А возможность их свободного в них продольного перемещения исключает термические напряжения от температурного расширения.By fixing the ends of the
На фиг. 4а,б в сечении термокамеры на фиг. 2 по (Б-Б) показана условная, качественная схема расположения в общей сборке 15 конденсаторных участков 31 термокапсул - локальных регуляторов реактивности 25, выполненных, как и на фиг. 3а,б, в двух вариантах - с прямыми (фиг. 4а) и с витыми ребрами 26 (фиг. 4б).In fig. 4a,b in cross section of the heat chamber in Fig. 2 in (B-B) shows a conventional, high-quality layout diagram in the general assembly of 15
Одним из возможных вариантов выполнения локального регулятора реактивности 25 в интегральной системе саморегулирования реактора может быть конструкция, показанная на фиг. 5. Локальный регулятор реактивности представляет собой термокапсулу с жидкометаллическим поглотителем нейтронов, образованную единым для ее испарительного 30 и конденсаторного 31 участков герметичным корпусом - капсулой 37. Корпус - капсула 37 содержит гидравлически сообщенные между собой, паровые каналы, образованные полостью 38 испарительного участка 30 и полостями 39 полых наружных ребер 26 конденсаторного участка 31, и жидкостной канал с капиллярно-пористой структурой, выполненной в виде твердого тугоплавкого капиллярно-пористого стержня 40.One of the possible options for implementing a
Для расплавления необходимого для самозапуска, осуществления и регулирования в термокапсуле - локальном регуляторе реактивности 25 термодинамического процесса циркуляции жидкометаллического поглотителя количества его твердой массы, теплопередачей по теплопроводным стенкам 41 корпуса - капсулы 37 от нагреваемого в активной зоне испарительного участка 30 к охлаждаемому в термокамере конденсаторному участку 31 тепловой мощности и температуры, корпус - капсула 37 выполнена с достаточной для этого толщиной теплопроводных стенок 41. А в нижней части конденсаторного участка 31 выполнена резервная зона 42, содержащая нужный запас твердого поглотителя.To melt the quantity of its solid mass required for self-start, implementation and regulation in the thermocapsule -
В реакторе самозапуск термокапсул локальных регуляторах реактивности 25 происходит при достижении текущей температурой нагрева (Тн) их испарительных участков 30 в активной зоне 2 значения, при котором, за счет теплопередачи по теплопроводным стенкам 41 корпуса - капсулы 37 достигается температура плавления (Тпл) в резервной зоне 42 определенной массы твердого жидкометаллического поглотителя. Образующаяся жидкая фаза поглотителя поступает по капиллярной структуре жидкостного канала (стержню 40) в паровой канал 38 испарительного участка 30 на парообразование, с последующим проходом пара по паровым каналам 39 ребер 26 обратно в конденсаторный участок 31 на конденсацию, охлаждением, прокачиваемым по межкорпусным каналам 27 теплоносителем реактора. Затем образующаяся жидкая фаза поглотителя возвращается по стержню 40 обратно в испарительный участок 30 на парообразование и поглощение нейтронов, предотвращая, тем самым, возрастание возникшей в области нахождения термокапсул - локальных регуляторов 25 избыточной реактивности, и возможность увеличения из-за этого мощности тепловыделения и температуры свыше заданного (Тз) или предельно допустимого (Тпд) значения.In the reactor, self-start of thermal capsules of
На чертеже фиг. 5 траектория циркуляции паровой и жидкостной фаз жидкометаллического поглотителя по паровым каналам 38, 39 и жидкостному каналу - капиллярно-пористому стержню 40 внутри корпуса-капсулы 37, а также подвод тепла к испарительному участку 30 (для испарения в активной зоне) и его отвод от стенок 41 снаружи корпуса - капсулы 37 и ребер 26 конденсаторного участка 31 (для конденсации пара в термокамере) условно показано стрелками.In the drawing FIG. 5 the circulation trajectory of the vapor and liquid phases of the liquid metal absorber through the
Выбор жидкометаллических поглотителей нейтронов для термокапсул - локальных регуляторов реактивности поглотителей нейтронов в каждом конкретном случае производится, прежде всего, с учетом их поглощающих свойств (сечения поглощения), рабочего температурного диапазона, температуры плавления и испарения, и в зависимости, от теплораспределения по поперечному (радиальному) сечению активной зоны. А так же с учетом совместимости их теплофизических параметров - рабочих температурных диапазонов, температуры плавления и испарения с аналогичными параметрами термокапсул - тепловодов, в сборку которых, они включены.The choice of liquid metal neutron absorbers for thermocapsules - local regulators of the reactivity of neutron absorbers in each specific case is made, first of all, taking into account their absorbing properties (absorption cross section), operating temperature range, melting and evaporation temperatures, and depending on the heat distribution along the transverse (radial) ) cross section of the active zone. And also taking into account the compatibility of their thermophysical parameters - operating temperature ranges, melting and evaporation temperatures with similar parameters of thermal capsules - heat pipes, in the assembly of which they are included.
Для термокапсул - локальных регуляторов реактивности и образованной ими интегральной системы аварийной самозащиты ядерно-радиационной безопасности могут быть использованы такие известные сильно поглощающие нейтроны жидкометаллические теплоносители - поглотители, как кадмий (Gd) с сечением поглощения нейтронов равным 45000 барн, Самарий (Sm) с сечением 5600 барн, Европий (Eu) с сечением 4300 барн, бор (В) с сечением 4017 барн,For thermocapsules - local reactivity regulators and the integrated system of emergency self-defense of nuclear and radiation safety formed by them, the following well-known highly neutron-absorbing liquid metal coolants - absorbers, such as cadmium (Gd) with a neutron absorption cross section equal to 45000 barn, Samarium (Sm) with a cross section of 5600 can be used barn, Europium (Eu) with a cross section of 4300 barn, boron (B) with a cross section of 4017 barn,
Вместе с тем, поскольку термокапсула - локальный регулятор реактивности является тепловой трубой, а поглотитель нейтронов является одновременно ее теплоносителем, то при выборе поглотителя для эффективности и надежности работы целесообразно учитывать предъявляемые к поглотителю такие дополнительные требования, как:At the same time, since the thermal capsule, a local reactivity regulator, is a heat pipe, and the neutron absorber is also its coolant, when choosing an absorber for efficiency and reliability of operation, it is advisable to take into account additional requirements for the absorber, such as:
- иметь высокую теплоту испарения (парообразования), чтобы обеспечить максимальный теплоперенос при минимальном расходе,- have a high heat of evaporation (vaporization) to ensure maximum heat transfer at minimum flow rate,
- обладать высоким коэффициентом теплопроводности, чтобы обеспечить минимальный радиальный перепад температуры,- have a high thermal conductivity coefficient to ensure a minimum radial temperature difference,
- иметь низкую вязкость, чтобы снизить до минимума сопротивление трения при циркуляции жидкой и паровой его фаз,- have low viscosity in order to minimize frictional resistance during circulation of its liquid and vapor phases,
- обладать значительной силой поверхностного натяжения, чтобы обеспечить хорошее смачивание капиллярно - пористой структуры (стержня 40) корпуса - капсулы 37 и, соответственно, максимальную его производительность, как капиллярного насоса,- have a significant surface tension force to ensure good wetting of the capillary-porous structure (rod 40) of the body -
- обладать, минимальной коррозионной активностью по отношению к стенкам корпуса - капсулы 37 и стержня 40 при высокой температуре, чтобы обеспечить максимальный ресурс,- have minimal corrosion activity in relation to the walls of the body -
- иметь низкую растворимость в стенках 41 (например, из вольфрама, молибдена, ниобия, циркония) корпуса - капсулы 37.- have low solubility in the walls 41 (for example, made of tungsten, molybdenum, niobium, zirconium) of the body -
Для образования работоспособной, эффективно и надежно функционирующей интегральной системы саморегулирования для аварийной самозащиты термокапсулы - локальные регуляторы реактивности 25 включены в общую с термокапсулами - тепловодами 24 сборку 15 в определенном количестве, распределении по поперечному сечению активной зоны 2, в частности, по ее радиальным температурным секторам и расположении в сборке относительно друг друга.To form an efficient, efficiently and reliably functioning integral self-regulation system for emergency self-defense, thermal capsules -
При этом для обеспечения работоспособности, эффективности и максимального ресурса работы термокапсулы - локальные регуляторы реактивности 25, испарительные участки 30 которых, находятся в разных по мощности тепловыделения и температуре радиальных секторах активной зоны 2, должны содержать соответствующие этому теплораспределению различные по рабочему температурному диапазону, температурам плавления и испарения жидкометаллические поглотители нейтронов. Причем, термокапсулы - локальные регуляторы реактивности, содержащие более высококипящие и, возможно, с большим сечением поглощения нейтронов жидкометаллические поглотители, располагаются в наиболее высокотемпературных радиальных секторах активной зоны.At the same time, to ensure operability, efficiency and maximum service life of the thermocapsules -
Теплофизические параметры при этом, прежде всего, рабочие температурные диапазоны, температуры плавления и испарения термокапсул - регуляторов 25 реактивности должны быть согласованы с аналогичными параметрами термокапсул - тепловодов 24, в сборку которых они включены.In this case, the thermophysical parameters, first of all, the operating temperature ranges, melting and evaporation temperatures of the thermocapsules - reactivity regulators 25 - must be consistent with the similar parameters of the thermocapsules -
Так, для обеспечения работоспособности системы регулирования реактивности термокапсулы - локальные регуляторы реактивности 25, находящиеся в общей с термокапсулами - тепловодами 24 сборке 15, содержат жидкометаллический поглотитель, имеющий температуру плавления (Тпл) и испарения (Тисп) выше температуры испарения (Т1исп) жидкометаллического теплоносителя термокапсул - тепловодов 24. В противном случае, из-за опережения вступления в действие термокапсул - локальны регуляторов реактивности 25 начала работы (запуска) термокапсул - тепловодов 24 система локального саморегулирования становится не работоспособной.Thus, to ensure the operability of the reactivity control system, the thermocapsules -
Например, сборка 15, состоящая из термокапсул - тепловодов 24 с литиевым жидкометаллическим теплоносителем и термокапсул -локальных регуляторов реактивности 25 с кадмиевым поглотителем, как система регулирования реактивности для аварийной самозащиты, не работоспособна, поскольку температура испарения кадмия (Тисп)=1038°К) ниже температуры испарения лития (Т1исп=1623°К). Но, вполне работоспособна, например, с европием (Тпл=1100, Тисп=1802)°К или самарием (Тпл=1350, Тисп=2064)°К.For example,
При этом температура испарения (Тисп) поглотителя не должна быть ниже значения температуры нагрева (Тн) испарительного участка 30 в активной зоне реактора, потребного для расплавления теплопередачей по теплопроводным стенкам 41 корпуса - капсулы 37 и самозапуска циркуляционного процесса количества твердого поглотителя, находящегося в резервной зоне 42 конденсаторного участка 31 термокамеры. Но, вместе с тем, не должна превышать заданного (Тз) или предельно допустимого (Тпд) значений.In this case, the evaporation temperature (Tisp) of the absorber should not be lower than the heating temperature (Tn) of the
Таким образом, для работоспособности системы саморегулирования реактивности аварийной самозащиты необходимо, прежде всего, выполнение следующих принципиальных условий: Тн>Тисп<(Тз или Тпд); Тисп>Тпл>Т1исп.Thus, for the operation of the emergency self-defense reactivity self-regulation system, it is necessary, first of all, to fulfill the following fundamental conditions: Tn>Tsp<(Tz or Tpd); Tysp>Tpl>T1sp.
Примером возможных работоспособных по совместимости температур плавления и испарения для совместной работы в общих сборках сочетаний жидкометаллических теплоносителей термокапсул - тепловодов и поглотителей термокапсул - локальных регуляторов реактивности могут быть следующие пары:An example of possible compatible melting and evaporation temperatures for joint operation in common assemblies of combinations of liquid metal coolants, thermal capsules - heat conductors and thermal capsule absorbers - local reactivity regulators can be the following pairs:
теплоноситель - калий (Т1пл=337, Т1исп=1033)°К, -coolant - potassium (T1pl=337, T1sp=1033)°K, -
поглотитель - европий (Тпл=1100, Тисп=1802)°К,absorber - europium (Tm=1100, Tisp=1802)°K,
или поглотитель - самарий (Тпл=1350, Тисп=2064)°К,or absorber - samarium (Tm=1350, Tisp=2064)°K,
или поглотитель - бор (Тпл=2300,Тисп=2760)°К;or absorber - boron (Tm=2300, Tisp=2760)°K;
теплоноситель - натрий (Т1 пл=371, Т1 исп=1155)°К, -coolant - sodium (T1 pl=371, T1 isp=1155)°K, -
;поглотитель - самарий (Тпл=1350, Тисп=2064)°К;;absorber - samarium (Tm=1350, Tisp=2064)°K;
теплоноситель - литий (Т1пл=455, Т1исп=1623)°К, -coolant - lithium (T1pl=455, T1sp=1623)°K, -
поглотитель - бор (Тпл=2300,Тисп=2760)°К.absorber - boron (Tm=2300, Tisp=2760)°K.
Или гипотетически:Or hypothetically:
теплоноситель - бериллий (Т1пл=1560, Т1исп=2400)°К, -coolant - beryllium (T1pl=1560, T1sp=2400)°K, -
поглотитель - бор (Тпл=2300, Тисп=2760)°К.absorber - boron (Tm=2300, Tisp=2760)°K.
Для повышения быстродействия и надежности аварийной самозащиты целесообразно использование жидкометаллических поглотителей с высокой внутренней теплотой испарения (парообразования). Чем особенно отличается бор, (бориды), внутренняя теплота парообразования которого, составляет весьма значительную величину - 17400 кДж/кг.(Для кадмия - 1200 кДж/кг, для европия - 1162 кДж/кг). Этим достигается положительный двойной эффект, состоящий в том, что при самозапуске термокапсулы -локального регулятора реактивности 25 снижение температуры в активной зоне происходит одновременно и за счет компенсации избыточной реактивности поглощением нейтронов, и интенсивным теплоотводом из нее поглотителем с высокой внутренней теплотой испарения.To increase the speed and reliability of emergency self-defense, it is advisable to use liquid metal absorbers with a high internal heat of evaporation (vaporization). What is especially different about boron (borides), the internal heat of vaporization of which is a very significant value - 17400 kJ/kg (for cadmium - 1200 kJ/kg, for europium - 1162 kJ/kg). This achieves a positive double effect, consisting in the fact that when the thermal capsule, a
Как, отмечалось выше, в каждом конкретном случае реализация изобретения, выбор необходимого количества, порядка радиального распределения по активной зоне и расположения относительно друг друга в сборке для образования интегральной системы саморегулирования реактивности реактора для его аварийной самозащиты определяется на основе специально разработанной экспериментально - теоретической методики, опытных данных и тестовых испытаний.As noted above, in each specific case, the implementation of the invention, the choice of the required quantity, the order of radial distribution over the core and the location relative to each other in the assembly to form an integral system of self-regulation of reactor reactivity for its emergency self-defense is determined on the basis of a specially developed experimental and theoretical methodology, experimental data and test trials.
На фиг. 6а.б для иллюстрации показаны качественные схемы возможного распределения термокапсул - тепловодов, включенных в сборку термокапсул - локальных регуляторов реактивности для образования в их совокупности интегральной системы регулирования для аварийной самозащиты ядерно-радиационной безопасности реактора. Например, по линейно - шахматной схеме для термокапсул - локальных регуляторов реактивности 25 с продольными прямыми ребрами (фиг. 6а). И по радиально - шахматной схеме для термокапсул - локальных регуляторов реактивности 25 с продольными витыми ребрами 26 (фиг. 6б).In fig. 6a.b for illustration shows qualitative diagrams of the possible distribution of thermal capsules - heat pipes included in the assembly of thermal capsules - local reactivity regulators for the formation in their totality of an integrated control system for emergency self-protection of nuclear and radiation safety of the reactor. For example, according to a linear checkerboard pattern for thermocapsules -
Использованные источники информации /1/ Кузнецов. «Ядерные реакторы космических установок». М. Атомиздат, 1977.Sources of information used /1/ Kuznetsov. "Nuclear reactors of space installations." M. Atomizdat, 1977.
/2/ В.И. Беляев, патент RU 2510652, МПК G21D 1/00, 2014./2/ V.I. Belyaev, patent RU 2510652,
/3/, В.И. Беляев, патент RU 2521423, МПК F03H 99/00, 2014./3/, V.I. Belyaev, patent RU 2521423, IPC F03H 99/00, 2014.
/4/ С.В. Баринов и др, патент Ru 2149468, МПК G21D 5/00, 2000./4/ S.V. Barinov et al., patent Ru 2149468,
/5/ Емельянов И.Я., Ионайтис Р.Р., Рабичев З.А, «Анализ патентных тенденций развития систем управления ядерных реакторов». Обзор. Роспатент УДК 621.039.562./5/ Emelyanov I.Ya., Ionaitis R.R., Rabichev Z.A., “Analysis of patent trends in the development of control systems for nuclear reactors.” Review. Rospatent UDC 621.039.562.
/6/ И.Я. Емельянов, П.А. Гаврилов, Б.Н. Селиверстов, «Управление и безопасность энергетических ядерных реакторов». М., Атомиздат, 1975 г../6/ I.Ya. Emelyanov, P.A. Gavrilov, B.N. Seliverstov, “Management and safety of power nuclear reactors.” M., Atomizdat, 1975.
/7/ В.И. Беляев, патент Ru 2757160 МПК G21D 5/00, 2021). - прототип/7/ V.I. Belyaev, patent Ru 2757160
/8/ М.Н. Ивановский и др. «Физические основы тепловых труб». М., Атомиздат 1978 г/8/ M.N. Ivanovsky et al. “Physical basis of heat pipes.” M., Atomizdat 1978
/9/ В.С. Чиркин, «Теплофизические свойства материалов ядерной техники». Атомиздат, Москва, 1968 г. /9/ V.S. Chirkin, “Thermophysical properties of nuclear technology materials.” Atomizdat, Moscow, 1968
/10/ Б.А. Дементьев, «Кинетика и регулирование ядерных реакторов», М., Атомиздат, 1973 г./10/ B.A. Dementyev, “Kinetics and regulation of nuclear reactors”, M., Atomizdat, 1973.
Claims (3)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2805987C1 true RU2805987C1 (en) | 2023-10-24 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118116623A (en) * | 2024-03-01 | 2024-05-31 | 国家电投集团科学技术研究院有限公司 | Passive reactivity control structure and control method suitable for heat pipe pile |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2072568C1 (en) * | 1993-04-07 | 1997-01-27 | Отделение "Высокотемпературные технологии и конструкции" Научно-исследовательского института Научно-производственного объединения "Луч" | Nuclear jet engine |
| RU2149468C1 (en) * | 1998-04-03 | 2000-05-20 | Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники | Nuclear rocket engine reactor |
| RU2410776C1 (en) * | 2009-11-25 | 2011-01-27 | Вячеслав Иванович Беляев | Atomic steam generation plant |
| RU2510652C1 (en) * | 2012-11-27 | 2014-04-10 | Вячеслав Иванович Беляев | Nuclear reactor |
| US10068675B1 (en) * | 2013-11-01 | 2018-09-04 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of National Aeronautics And Space Administration | Advanced protective coatings for gr-based nuclear propulsion fuel elements |
| RU2668230C1 (en) * | 2018-03-05 | 2018-09-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Fast neutron nuclear reactor with liquid metal coolant |
| RU2757160C2 (en) * | 2019-11-11 | 2021-10-11 | Вячеслав Иванович Беляев | Nuclear reactor |
| US11417437B2 (en) * | 2016-03-14 | 2022-08-16 | Ultra Safe Nuclear Corporation | Variable propellant density for passive reactivity control of nuclear thermal propulsion reactors |
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2072568C1 (en) * | 1993-04-07 | 1997-01-27 | Отделение "Высокотемпературные технологии и конструкции" Научно-исследовательского института Научно-производственного объединения "Луч" | Nuclear jet engine |
| RU2149468C1 (en) * | 1998-04-03 | 2000-05-20 | Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники | Nuclear rocket engine reactor |
| RU2410776C1 (en) * | 2009-11-25 | 2011-01-27 | Вячеслав Иванович Беляев | Atomic steam generation plant |
| RU2510652C1 (en) * | 2012-11-27 | 2014-04-10 | Вячеслав Иванович Беляев | Nuclear reactor |
| US10068675B1 (en) * | 2013-11-01 | 2018-09-04 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of National Aeronautics And Space Administration | Advanced protective coatings for gr-based nuclear propulsion fuel elements |
| US11417437B2 (en) * | 2016-03-14 | 2022-08-16 | Ultra Safe Nuclear Corporation | Variable propellant density for passive reactivity control of nuclear thermal propulsion reactors |
| RU2668230C1 (en) * | 2018-03-05 | 2018-09-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Fast neutron nuclear reactor with liquid metal coolant |
| RU2757160C2 (en) * | 2019-11-11 | 2021-10-11 | Вячеслав Иванович Беляев | Nuclear reactor |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| И.Я.Емельянов и др., Научно-технические основы управления ядерными реакторами, учеб. пособие для вузов, под общ. ред. акад. Н.А.Доллежаля, М.: Энергоатомиздат, 1981. ФЕОКТИСТОВ Л. П. Безопасность - ключевой момент возрождения ядерной энергетики. Успехи физ. наук, т. 163, N 8, 1993, с.8 9-102. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118116623A (en) * | 2024-03-01 | 2024-05-31 | 国家电投集团科学技术研究院有限公司 | Passive reactivity control structure and control method suitable for heat pipe pile |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101630428B1 (en) | Nuclear steam supply system | |
| JP2019531472A (en) | Heat pipe type molten salt fast reactor with a stagnant liquid core. | |
| Yetisir et al. | Development and integration of Canadian SCWR concept with counter-flow fuel assembly | |
| EA035652B1 (en) | Improved molten fuel nuclear reactor thermal management configuration | |
| CN101630931B (en) | Combined power-generation device of nuclear power and alkali metal thermoelectricity conversion device | |
| US10147506B2 (en) | Conformal core cooling and containment structure | |
| US11636956B2 (en) | Liquid metal-cooled nuclear reactor incorporating a completely passive residual power removal (DHR) system | |
| EP4022649B1 (en) | Nuclear reactors having liquid metal alloy fuels and/or moderators | |
| WO2012075010A1 (en) | Heat transfer systems and methods for a fast reactor | |
| RU2805987C1 (en) | Nuclear reactor with self-protection | |
| US3085959A (en) | Liquid moderated vapor superheat reactor | |
| JP2006282413A (en) | Hydrogen production system | |
| US20080159465A1 (en) | Fast reactor | |
| US20230110039A1 (en) | Nuclear reactor and control method for nuclear reactor | |
| Duffey et al. | SCW pressure-channel nuclear reactors: some design features and concepts | |
| RU2757160C2 (en) | Nuclear reactor | |
| FI129308B (en) | A nuclear reactor module and a nuclear district heating reactor comprising and method of operating the same | |
| US20240212872A1 (en) | Liquid metal or molten salt(s) reactor incorporating a decay heat removal (dhr) system that removes heat through the primary reactor vessel, comprising a module of passively or actively triggered pivoting fins located in the guard gap | |
| Gierszewski et al. | Organic coolants and their applications to fusion reactors | |
| El-Genk et al. | System design optimization for multimegawatt space nuclear power applications | |
| US20230127207A1 (en) | Methods and systems for improved test fuel reactor | |
| Dabiri et al. | Design of superheated steam producing blanket for a dd tokamak | |
| Kown et al. | A preliminary study on steam generator sizing for the sodium-cooled fast reactor KALIMER-600 | |
| CN116130121A (en) | Fused salt reactor based on heat conduction of heat pipe | |
| Loginov | Development experience for experimental reactor facility cooled with evaporating liquid metals |