RU2501103C1

RU2501103C1 - Core cooling system and pool-type nuclear reactor reflector

Info

Publication number: RU2501103C1
Application number: RU2012131858/07A
Authority: RU
Inventors: Юрий Алексеевич Долгов; Руслан Панзатханович Куатбеков; Кирилл Альбертович Никель; Светлана Викторовна Осипович; Игорь Товиевич Третьяков; Владимир Иванович Трушкин
Priority date: 2012-07-24
Filing date: 2012-07-24
Publication date: 2013-12-10

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: core cooling system and reactor reflector comprise a core and a reflector arranged in a reactor pool filled with a coolant. The core and reflector are placed in a housing in form of a box with two cowlings and a bottom support grid with openings. The core is situated in the inner cowling of the housing and the reflector is situated in the outer cowling. The height of the inner cowling is selected based on a condition of providing a coolant flow rate through natural circulation enabling the core to cool down without exceeding allowable temperature values of fuel cell cladding.

EFFECT: enabling core and reflector cooling in emergency situations.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к ядерным реакторам бассейнового типа, а именно к устройствам для охлаждения активной зоны и отражателя с организацией естественной циркуляции теплоносителя.The invention relates to pool-type nuclear reactors, namely, devices for cooling the core and reflector with the organization of the natural circulation of the coolant.

Из уровня техники известен ядерный реактор исследовательского типа, описанный в а.с. СССР №764533 и являющийся наиболее близким аналогом заявленного изобретения. Реактор содержит заполненный теплоносителем (деминерализованной водой) бассейн, в котором расположена активная зона, окруженная отражателем. Охлаждение активной зоны реактора осуществляется принудительной циркуляцией воды бассейна реактора, причем вода проходит через активную зону в направлении сверху вниз.The prior art nuclear reactor of the research type described in A.S. USSR No. 764533 and being the closest analogue of the claimed invention. The reactor contains a pool filled with coolant (demineralized water), in which an active zone is located, surrounded by a reflector. The reactor core is cooled by forced circulation of the reactor pool water, and water passes through the core in a downward direction.

Основным недостатком известного реактора является то, что для обеспечения аварийного расхолаживания активной зоны на естественной циркуляции требуется открытие клапана естественной циркуляции. Хотя открытие клапана осуществляется за счет пассивного действия (перепада давления на клапане), возможен его отказ, и соответственно отказ расхолаживания на естественной циркуляции, и как следствие возможно превышение предельных температур оболочек твэлов.The main disadvantage of the known reactor is that in order to ensure emergency cooling of the active zone in natural circulation, the opening of the natural circulation valve is required. Although the valve is opened due to a passive action (pressure drop across the valve), it may fail, and consequently, the cooldown of the natural circulation will fail, and as a result, the temperature limits of the cladding of the fuel elements may be exceeded.

Техническим результатом, достигаемым при реализации предлагаемого изобретения, является обеспечение расхолаживания активной зоны и отражателя в аварийных ситуациях за счет естественной циркуляции, обеспечиваемой конструктивными особенностями активной зоны.The technical result achieved by the implementation of the present invention is to ensure cooldown of the core and the reflector in emergency situations due to the natural circulation provided by the design features of the core.

Указанный технический результат достигается за счет того, что активная зона и отражатель размещены в корпусе, выполненном в виде короба с двумя концентричными обечайками и нижней опорной решеткой с отверстиями, причем активная зона расположена во внутренней обечайке корпуса, а отражатель расположен во внешней обечайке. Высоту внутренней обечайки выбирают из условия обеспечения такого расхода теплоносителя за счет естественной циркуляции, при котором обеспечивается расхолаживание активной зоны без превышения допустимых значений температур оболочек тепловыделяющих элементов.The specified technical result is achieved due to the fact that the active zone and the reflector are placed in the housing, made in the form of a duct with two concentric shells and a lower support grid with holes, the active zone being located in the inner shell of the housing, and the reflector located in the outer shell. The height of the inner shell is chosen from the condition of ensuring such a coolant flow rate due to natural circulation, which ensures cooldown of the core without exceeding the permissible temperatures of the shells of the fuel elements.

Во внешней обечайке могут быть размещены вертикальные каналы ядерного легирования кремния, при этом высота внутренней обечайки должна быть больше высоты каналов ядерного легирования кремния.In the outer shell, vertical channels of nuclear doping of silicon can be placed, while the height of the inner shell must be greater than the height of the channels of nuclear doping of silicon.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан вертикальный разрез корпуса, в котором расположены активная зона и отражатель, а на фиг.2 - горизонтальный разрез корпуса.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a vertical section of the casing, in which the active zone and the reflector are located, and in Fig.2 is a horizontal section of the casing.

В бассейне с теплоносителем (деминерализованной водой) расположена активная зона 1, окруженная отражателем 2. Активная зона 1 с отражателем 2 размещены в корпусе, который предназначен для направления и организации потоков теплоносителя для охлаждения активной зоны 1 и отражателя 2. Корпус представляет собой короб с двумя концентричными прямоугольными обечайками и нижней опорной решеткой 3 с отверстиями под хвостовики изделий активной зоны.An active zone 1 surrounded by a reflector 2 is located in a pool with a coolant (demineralized water). An active zone 1 with a reflector 2 is located in a casing, which is designed to direct and organize the coolant flows for cooling the active zone 1 and reflector 2. The casing is a box with two concentric rectangular shells and a lower support grid 3 with holes for shanks of core products.

Во внутренней обечайке 4 на опорной решетке 3 размещают тепловыделяющие сборки (ТВС) 6, содержащие тепловыделяющие элементы, и рабочие органы системы управления и защиты (РО СУЗ) 7, а также сменные блоки для бериллиевого отражателя 2. Во внешней обечайке 5 на опорной решетке 3 устанавливают бериллиевые блоки отражателя 2. Во внешней обечайке 5 также могут быть расположены вертикальные каналы 8 ядерного легирования кремния (ЯЖ). Корпус размещен в верхней части бассейна, а нижняя часть бассейна является задерживающей емкостью 9.In the inner shell 4 on the support grid 3, fuel assemblies (FA) 6 are placed, containing fuel elements, and the working bodies of the control and protection system (RO CPS) 7, as well as replaceable blocks for beryllium reflector 2. In the outer shell 5 on the support grill 3 install beryllium blocks of the reflector 2. In the outer shell 5 can also be located vertical channels 8 of nuclear doping of silicon (YA). The housing is located in the upper part of the pool, and the lower part of the pool is a holding tank 9.

Внутренняя обечайка 4 корпуса служит подъемным участком для охлаждения активной зоны 1, внешняя обечайка 5 корпуса служит опускным участком для охлаждения отражателя 2. Высота внутренней обечайки 4 корпуса определяется высотой тягового участка, необходимой для создания естественной циркуляции теплоносителя при аварийных ситуациях. Высота тягового участка выбирается из условия обеспечения такого расхода теплоносителя за счет естественной циркуляции, при котором обеспечивается расхолаживание активной зоны без превышения допустимых значений температур оболочек тепловыделяющих элементов. Эта высота может быть определена при заданных предельных значениях температуры теплоносителя на подъемном и опускном участках контура естественной циркуляции. При наличии во внешней обечайке 5 каналов 8 ЯЛК высота внутренней обечайки 4 также должна обеспечивать исключение падение слитка кремния на ТВС 6 при перегрузочных операциях со слитками. Падение слитка кремния на ТВС 6, размещенные во внутренней обечайке 4 корпуса, может произойти при подъеме слитка из канала 8 ЯЛК, если внутренняя обечайка будет ниже, чем канал ЯЛК.The inner shell 4 of the housing serves as a lifting section for cooling the core 1, the outer shell 5 of the shell serves as a cooling section for cooling the reflector 2. The height of the inner shell 4 of the housing is determined by the height of the pulling section necessary to create a natural coolant circulation in emergency situations. The height of the traction section is selected from the condition of ensuring such a coolant flow rate due to natural circulation, which ensures cooldown of the core without exceeding the permissible temperature values of the shells of the fuel elements. This height can be determined at specified limit values of the temperature of the coolant in the lifting and lowering sections of the natural circulation circuit. If there are 5 channels 8 YALK in the outer shell, the height of the inner shell 4 should also ensure that the silicon ingot on the fuel assembly 6 does not fall during reloading operations with the ingots. The fall of a silicon ingot on fuel assemblies 6, located in the inner shell 4 of the housing, can occur when the ingot is lifted from channel 8 of the YALK, if the inner shell is lower than the channel YALK.

Охлаждение активной зоны 1 и отражателя 2 реактора при нормальных условиях эксплуатации производится за счет принудительной циркуляции воды бассейна через активную зону 1 сверху вниз.Under normal operating conditions, the core 1 and reactor reflector 2 are cooled by forced circulation of the pool water through the core 1 from top to bottom.

При развитии естественной циркуляции за счет разной плотности теплоносителя в активной зоне (внутренняя обечайка 4) и внешней обечайке 5 происходит изменение направления расхода в активной зоне 1, и дальнейшее расхолаживание реактора обеспечивается за счет естественной циркуляции теплоносителя. Нагретый в активной зоне 1 теплоноситель поднимается по тяговому участку внутренней обечайки 4 корпуса и поступает во внешнюю обечайку 5 корпуса, где он смешивается с холодной массой теплоносителя. Охлажденный теплоноситель поступает в задерживающую емкость 9 и далее - опять в активную зону 1 реактора. Внутренняя обечайка 4 выше канала 8 ЯЛК, за счет чего предотвращается падение слитка кремния на ТВС 6, размещенные во внутренней обечайке 4, при перегрузочных операциях со слитками. Кроме того, высота обечайки определяется высотой тягового участка, необходимой для создания естественной циркуляции при аварийных ситуациях.With the development of natural circulation due to different density of the coolant in the core (inner shell 4) and outer shell 5, the flow direction changes in the core 1, and further cooling of the reactor is ensured by the natural circulation of the coolant. The coolant heated in the core 1 rises along the traction section of the inner shell 4 of the housing and enters the outer shell 5 of the housing, where it is mixed with the cold mass of the coolant. The cooled coolant enters the holding tank 9 and then again into the reactor core 1. The inner shell 4 above the channel 8 YALK, thereby preventing the fall of the silicon ingot on the fuel assemblies 6, located in the inner shell 4, during reloading operations with the ingots. In addition, the height of the shell is determined by the height of the traction section necessary to create natural circulation in emergency situations.

Claims

1. The cooling system of the active zone and the reflector of the pool-type reactor, containing the active zone and the surrounding reflector located in the reactor pool filled with the coolant, characterized in that the active zone and the reflector are placed in a housing made in the form of a box with external and internal shells and a lower support a lattice with holes, and the active zone is located in the inner shell of the housing, and the reflector is located in the outer shell, while the height of the inner shell is chosen from the condition such a coolant flow rate due to natural circulation, which ensures cooling of the core without exceeding the permissible temperatures of the shells of the fuel elements.

2. The cooling system according to claim 1, characterized in that in the outer shell there are vertical channels of nuclear doping of silicon, while the height of the inner shell is greater than the height of the channels of nuclear doping of silicon.