Исследовательский водо-водяной ядерный реактор, бассейнового типа

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о 764533 Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик(23) Приоритет 6 21 С 1/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий,5(088.8) Опубликовано 30.1282. Бюллетень М 48 Дата опубликования описания 30.12.82И.Я.Емельянов, Ю.М.Булкин, А,П.Бовин, В.С.Лобанов, В.М.Петров, А.С.Терехов, В.В,Гончаров, П.М.Егоренков, Н.В.Архангельский и А.В,Талиев 72) Авторы изобретенияНОЙ ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОИПА исследова бассейноеплосъема.с а дственно в ба отивоположной е бассейна, у Для органиэациитивной зоны, непосрсейне реактора, в пактивной зоны сторо т 3 Изобретение относится ктельским ядерным реакторамвого типа,Известен исследовательский водоводяной реактор бассейнового типа сверхней плитой биологической защиты11. В известном реакторе активная зона с отражателем располагается в нижней части бассейна сдистиллированной водой. В активнойзоне, .кроме тепловыделяющих сборок,располагаются каналы для размещениярегулирующих стержней системы управления и защиты и экспериментальныеканалы, которые закрепляются наопорной площадке, расположенной выше уровня воды бассейна.На этой же площадке крепятсяотдельные узлы привода перемещениястержней защиты и управления.Йаиболее близким по техническойсущности к описываемому изобретениюявляется исследовательский водо-водяной ядерный реактор бассейнового типа, содержащий бассейн вытянутой призматической форьы, активнуюзону, расположенную в нижней частибассейна вблизи его короткой стороны, отражатель, окружающий активную зону, экспериментальные каналы, систему теплоотвода от активно 1зоны, верхнее защитное покрытиебассейна, средства для хранениятепловыделяющих сборок21.Бассейн реактора окружен биологической защитой иэ бетона, черезкоторую проходят горизонтальныеэкспериментальные каналы, перекрываемые, в случае необходимости, защитными шиберами; Вверху вся площадь бассейна закрыта плитой биологической защиты. Вертикальныеэкспериментальные каналы, а такжеканалы и кронштейны системы управле 15 ния и защиты на опорной площадке,расположенной между уровнем водыбассейна и плитой верхней биологической защиты. Защитная плита состоит иэ 3 секций. На секции, располо"20 женной над активной зоной, имеетсяповоротный круг и смотровое окно.В защитной плите имеются также отверстия со съемными пробками для обслуживания отдельных устройств, распо 25 ложенных ниже защитной плиты,764533 60 65 тановлен теплообменник с встроеннымнасосом.Недостатком известного реактораявляется затрудненность действия обслуживающего персонала при проведе-.;нии различных работ в пределах бас,сейна и под плитой верхней биологической защиты (несмотря на поворотный круг и наличие съемных пробок в плите), а также значительные затраты времени в случае съема, а затем; ,установки на место отдельных секций плиты общим для всего зала мостовым краном.Целью изобретения является расши рение эксплуатационных возможностей и повышение безопасности эксплуатации реактора за счет сокращения времени при проведении различных работ, связанных перегрузкой тепловыдеЛяющих Сборох, установвой и транспортировкой вертикальных экспериментальных каналов в пределах и за пределы бассейна, обслуживанием узлов механизмов перемещения регулирующих стержней системы управления и защиты, расположенных под пли той, на опорной площадке,и снижения уровня активности воды бассейнав зоне обслуживания.Цель достигается за счет того, что в исследовательском водо-водяном ядерном реакторе бассейнового типа бассейн снабжен горизонтальной перегородкой, расположенной ниже ак тивной зоны, разделяющей бассейн на верхнюю и нижнюю полости, причем нижняя полость гидравлически соединена с участком выхода теплоносителя из активной зоны и служит задерживающей емкостью для распада короткоживущих изотопов в теплоносителе. Верхняя полость бассейна снабжена вертикальной перегородкой, расположенной перпендйкулярно большим сторонамбассейна в его средней части, выпол,няющей функции успокоительной решетки и разделяющей верхнюю часть бассейна на "полость активной зоны и полость, в которой расположен стеллаж постоянного хранения использованных тепловыделяющих элементов. Верхнее защитное покрытие бассейна выполнено иэ плит, имеющих возможность перемещения в горизонтальной плоскости и снабженных индивидуалЬными приводами. Отражатель, окружающий активную зону выполнен иэ двух частей: внешней -. стационарной и внутреннейсо сменными блоками. На фиг. 1 изображен предлагаемый реактор, вертикальное сечение вдоль бассейна на фиг. 2 - то же, вид. сверху на фиг. 3 - горизонтальное сечение реактора на уровне расположения горизонтальных экспериментальных каналов; на фиг, 4 - реакторгоризонтальйое сечение; на фиг.5 то же, сечение по линий А-А на фиг 3;на фиг. б - сечение по линии Б-Б нафиг. 3на фиг, 7 - сечение по линии В-В на фиг. 2.5 В бассейне 1 с водой (см, фиг.1-4/располагается активная эона 2, окруженная стационарной 3 и сменной.4 частями отражателя.Бассейн располагается в металли О ческом баке 5, забетонированном вмассиве бетонной биологической защиты б. Бак 5 имеет форму призмы. Одинторец 7, вблизи которого расйоложенаактивная эона 2, имеет форму полуци 115 линдра, Возле противоположного торцак бассейну 1 примыкает перпендикулярно каньон 8, по которому транспортируются активные иэделия в камеру дляОсмотра и разделки. В каньоне 8 име ется дверь 9 для пропуска активныхизделий.Вблизи торца бака и у. дна бассей, на на опорной подставке 10 установлен 25 стационарный бериллиевый отражатель3, в центре которого имеетдя полостьдля расположения тепловыделяющихсборок 11, образующих активную зону2, а также блоков сменного отражателя 4 ( см. фиг 4)От активной зоны через стационарный отражатель расходятся горизонтальные экспериментальные каналы 12 и13, проходящие через бассейн 1, стенки бака 5 и биологическую защиту б З 5 в физический эал реактора ( на чертеже не показан) . Один иэ горизонтальных экспериментальных каналов 13 расположен по касательной к активной зоне и является сквозным, а другие ( 12) 40 выполнены под различными углами к активной зоне:.На,выходе из горизонтальных экспериментальных каналов 12 и 13 в физический зал в пределах бетонного мас сива биологической защиты расположены шибера 14, предназначенные дляперекрытия отверстий горизонтальныхканалов в биологической защите припомощи двух поворотных заслонок 15 и 50 16.Сверху в бетонной защите 6 расположены приводы 17 заслонок 15 и 16шиберов 14 с площадкой 18 обслуживания.МеждУ стациойарным отражателем 3 иполуцилиндрической стенкой бассейна1 расположены защитные контейнеры 19,служащих для измерения мощности ре.актора ( на чертеже не показаны). Верхняя полость бассейна реактораразделена .вертикальной перегородкой20 на две части 21 и 22. В части 21расположена активная эона 21 в части22 размещается стеллаж 23 ( см. фиг. 1и 6) для хранения отработанных тепло50 55 65 выделяющих сборок, блоков сменного отражателя и других сменных деталей.В перегородке 20 размещен механизм 24 для передачи тепловыделяющих сборок через перегородку 20 на стеллаж 23 ( фиг. 6) .Бассейн 1 реактора сверху перекрыт защитными плитами 25, разделенными на три секции с люками 26 (см. фиг,2) и установленными на опорных консолях 27. Защитные плиты верхнего перекрытия бассейна служат для защиты отизлучения зеркала воды, обусловленного, в основном, натриевой активностью. Перекрытие выполнено, например, из стали. Плиты являются подВижными в горизонтальной плоскости Йля обеспечения доступа к активной зоне и в бассейн при обслуживании реактора. Каждая секция защитных плит 25 имеет индивидуальный механизм "перемещения, содержащий приводной электродвигатель 28 (см. фиг. 2 и 7), редУкторы 29, зубчатую передачу 30 и перемещающую рейку 31, Редукторы 29 и зубчатая передача 30 установлены на опорной раме 32. На валу электродвигателя 28 установлена рукоятка 33 ручного управления.Под защитными плитами 25, но над уровнем воды расположена площадка 34 для размещения элементов системы управления и защиты. На этом же уровне в массиве биологической защиты 6 установлены исполнительные механизмы 35 регулирующих стержней.Регулирующие стержни расположены в трубках 36, закрепленных на кронштейнах площадки 34 и проходящих в ячейки активной эоны 2 реактораНа уровне защитных плит 25 распо-, ложены ограждения 37 и 38, к которым примыкают лестницы 39.Через бассейн 1 в направлении активной зоны 2 проходит тракт 40 механизма 41 траспртировки иэотопныь ампул, которые устанавливаются для облучения в вертикальные каналы 42 активной зоны (см. фиг. 1, 4 и 6.Тракт 40 соединен с приямком 43 (см. фиг, 2), из которого изотопные ампулы сбрасываются по каналу 44см. фиг. 3) в камеру разделки (на чертеже не показано).Кроме того, часть изделий, подлежащих облучению, поступает в активную зону 2 по каналам пневмопочты 45 (см, фиг. 3).В бассейне реактора установлены светильники 46. Для осмотра бассейна служит смотровое окно 47 в верхних защитных плитах 25. Охлаждение активной эоны 2 реактора. осуществляется принудительной циркуляцией воды бассейна реактора, причем вода проходит через активную эбну 2 в направлении сверху вниз. Циркуляционный контур, включающийциркуляционные насосы, теплообменник и арматуру, расположены в отдельном помещении, примыкающемк бетонному массиву 6 биологической защиты ( элементы контура заграницами. защиты 6 не показаны начертеже).Бак 5 реактора изготовлен издвухслойной стали, причем слой из10 углеродистой стали контактирует сбетоном, а слой из коррозионностойкой стали обращен внутрь бассейна.В пределах биологической защиты6 выполнены отверстия ( на чертеже15 не показаны) для вывода в физический, зал нейтронных пучков из горизонтальных экспериментальных каналов12.Горизонтальные экспериментальные20 .каналы 12 прикреплены к имеющимся вбаке 5 фланцам на разъемных соединениях с уплотнением рри помощи металлических прокладок ( на чертеже непоказаны),В баке 5 на подставке 10 размещенстационарный отражатель 3, в центральной полости которого на опорной ре"шетке (на чертеже не показана) набирается активная эона 2 реактора.В перегородке 20 имеется дверь 48(см. фиг. 1 и 3), позволяющая транс,портировать от реактора в стеллажхранения 23 под слоем воды активныеизделия - тепловыделяющие сборки,блоки бериллиевого замедлителя ит,п.Бассейн 1 разделен горизонтальнойперегородкой 49 на верхнюю полостьи на нижнюю полость или задерживающуюемкость 50, позволяющую снизить ак 40 тивность воды по азоту - 16 передвыходом ее в циркуляционный контур.Реакторная часть 21 в верхнейполости бассейна 1 реактора соединена с подводящим 51 и отводящим 5245 коленами трубопроводов циркуляционного контура. За счет образующегосятаким образом перепада давления между"верхней и нижней полостями бассейна1 реактора создается циркуляция воды через активную зону 2.Активная зона 2 набирается иэ тепловыделяющих сборок 11, которые устанавливаются внутри бериллиевого стационарного отражателя 3. Часть ячеек в полости стационарного отража теля 3 может быть занята сменными блоками 4 из бериллил.Стационарный бериллиевый отражатель 3 выполнен в виде системы из фигурных бериллиевых блоков, объединенных внутри алюминиевого корпуса 53 и установленных на опорной подставке 10. Блоки отражателя 3 и 4 охлаждаются водой бассейна, которая проходит764533 по зазорам между блоками, сверхувниз эа счет перепада давлениямежду верхней полостью бассейна и эадеживающей емкостью 50 реактора.Контур циркуляции теплоносителяв пределах бассейна 1 реактора включает в себя активную зону 2, отражатель 3 и 4, верхнюю и нижнюю полости в баке 5 реактора, которыЕразделены горизонтальной перегородкой 49, проложенной вдоль всего бака 5 реактора и опирающейся на стой.ки 54, а также подводящие 51 и отводящие 52 колена трубопровода.Подводящее колено 51 имеет открытый выход в верхнюю полость бассейна реактора через распределительныйкороб, объединенный с вертикальнойперегородкой 20 бассейна.Система аварийного охлаждения реактора содержит бак 56 аварийногоохлаждения (см. фиг. 5), имеющий внижней части трубу 57, соединяющуюбак 56 с задерживающей емкостью, ав верхней части - дыхательный патрубок 58, соединяющий бак 56 с пространством над уровнем воды бассейна 1. Система аварийного охлаждения позволяет поддерживать интенсив- ,ное опускное движение теплоносителя через активную зону 2, при прекращении электропитания циркуляционных насосов первого контура в течение начального периода времени после сбро ,са аварийных стержней, когда тепло- выделение в активной зоне 2 еще достаточно велико.При нормальной работе реактора уровень воды в соединительной трубе 57 поддерживается на отметке 59.Для повышения надежности охлаждения активной эоны предусмотрено два одинаковых аварийных клапана 60, обеспечивающих соединение верхнейМ нижней полости бака реактора после того, как давление в этих полостях сравнялось. Пропускная способность Даже одного клапана обеспечивает требуемые условия организации контура естественной циркуляции. Это позволяет продолжать охлаждение активной зоны за счет организации контура естественной циркуляции воды в пределах бака реактора с восходящим движением воды вактивной зоне.Горизонтальные экспериментальные каналы 12 и 13 выполнены в виде труб, герметичных по воде бассейна, проходящих от проходки в баке 5 реактора до отражателя 3. Горизонтальные каналы 12 и 13 выполненыиз коррозионностойкой стали и только участки каналОв вблизи активной зоны 2 реактора выполнены иэ .циркония. Для соединения циркония,. со сталью в каналах имеются специальные переходники. 8Вертикальные экспериментальныеканалы 41 могут быть установленыкак в ячейки активной эоны 2, вместо тепловыделяющих сборок 11, так ив отверстия, которые имеются в блоках сменного отражателя 4. Колиедто таких каналов, одновременно устаавливаемых в пределах активной зоны 2 и сменногЬ отражателя 4, определяется при каждой конкретной эа О грузке эоны 2, Кроме того, в стационарном отражателе 3 имеются ячейки61см. фиг. 4), в которые также могут быть установлены экспериментальные каналы.5 В районе расположения активной зоны 2 бетонный массив, прилегающий кбаку 5 реактора, имеет слой тепловойзащиты из тяжелого бетона, что обеспечивает снижение тепловыделения итемпературы в основной толще бетонадо приемлемых значений. Охлаждениебетонной защиты производится при помощи заложенных в нее труб ( на чертежах не показаны) с циркулирующей 25Длинномерные изделия, извлекаемыеиэ реактора, обрабатываются в камере,62 (см. фиг.5) разделки длинномерныхизделий, которая соединена с бассейном реактора при помощи патрубка 63.Патрубок 63 закрывается крышкой 64,управляемой дистанционно через защитупри помощи механизма 65. Перед откры-.ваниемпатрубка 3 дверь 9 закрываюти из секции бассейна 1 над камеройразделки дренируют воду дренаж показан стрелкой на фиг 5).Все основные узлы реактора, ремонткоторых может потребоваться в ходеэксплуатации, выполнены с учетом 40 улучшения их ремонтоспособности:(один иэ них, например, сменный отражатель 4 и др.). обеспечивают проведение ремонта непосредственно вбассейне реактора, под защитой слоя 45 воды, а другиеклапаны естественнойциркуляции 60, горизонтальные каналы12 и 13) могут быть, извлечены иэбассейна для проведения ремонта вспециально приспособленных помещениях.1В результате использования описываемого изобретения расширяютсявозможности обслуживающего персоналареактора для проведения различныхработ в пределах бассейна и под плитой верхней защиты, сокращаютсясроки проведения этих работ, связанных с перегрузкой тепловыделяющихсборок и испытуемых образцов, установкой и транспортировкой вертикаль ных экспериментальных каналов в пре-,делах бассейна, а также упрощаетсяработа по обслуживанию узлов механизмов перемещения регулирующих стержней, расположенных под плитой, на 65 опорной площадке, улучшается радиационная обстановка при работах надбассейном реактора.Формула изобретения1. Исследовательский водо-водянойядерный реактор бассейнового типа,содержащий бассейн вытянутой призматической Формы, активную зону, расположенную в нижней части бассейнавблизи его короткой стороны, отражатель, окружающий активную зону, экспериментальные каналы, систему теплоотвода от активной зоны, верхнеезащитное покрытие бассейна, средствадля хранения тепловыделяющих сборок, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения безопасностии удобства эксплуатации, бассейнснабжен горизонтальной перегородкой,расположенной ниже активной зоны,разделяющей бассейн на верхнюю инижнюю полости, причем нижняя полостьгидравлически соединена с участкомвосхода теплоносителя из активной зоны и служит задерживающей емкостьюдля распада короткоживущих изотопов в теплоносителе,,полость бассейна снабжена вертикаль.ной перегородкой, расположенной перпендикулярно большим сторонам бассейна в его средней части, выполняющей Функции успокоительной решетки иразделяющей верхнюю часть бассейнана полость активной эоны и полость,в которой расположен стеллаж постоянного хранения использованных тепловыделяющих элементов,3. Реактор по пп.1 2, о т л и 10 ч а ю щ и й с я тем, что верхнеезащитное покрытие бассейна выполнено из плит, имеющих воэможностьперемещения в .горизонтальной плоскости и снабженных индивидуальными15 приводами.4. Реактор по пп.1-3. о т л ич а ю щ и й с я тем, что отражатель, окружающий активную зону,выполнен из двух частей: внешней "стационарной и внутренней - со сменными блоками.,Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1, Журнал "Атомная энергия",том 21, вып. 5, ноябрь, 1966,с. 363.2. Сборник докладов на аимпоэиумв,Опыт эксплуатации и использованияисследовательских реакторов г.Предеал, 30 сентября, 4 октября 1974,