具有液态金属冷却剂的核反应堆制造技术

本发明专利技术涉及一种具有重液态金属冷却剂的整体式核反应堆

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有液态金属冷却剂的核反应堆


[0001]本专利技术涉及核电工程，特别涉及确保核反应堆
(NR)
，主要是具有基于铅或基于铅铋合金的重液态金属冷却剂
(HLMC)
的反应堆的安全
。
[0002]当选择
NR
的热工程参数，特别是最高冷却剂温度时，限制因素主要是材料的耐腐蚀性以及与结构的负荷特征相关的强度特性
。
在这种情况下，通常在堆芯出口处达到液态金属冷却剂反应堆中冷却剂的最高温度
。
通常，由于沿堆芯半径的冷却剂流动不均匀以及整个堆芯空间的能量释放场不均匀，堆芯内的冷却剂受热不均匀
。
因此，位于堆芯冷却剂出口区域的结构元件受到具有最高温度的冷却剂和温度不均匀性的影响
。
[0003]虽然采取了特殊措施来平衡堆芯中的冷却剂受热，但这些措施的效率有限，并且
HLMC
反应堆堆芯出口处的冷却剂温度的不均匀性可达几十度
。
根据
NR
的第二回路中的冷却剂类型以及堆芯上方的室中以及通往热交换器或蒸汽发生器的冷却剂循环模式，冷却剂被混合并且冷却剂温度逐渐平衡
。
通过使用特殊的设计解决方案来限制不利因素的影响，例如堆芯出口处的室中的局部高温或限制特定室的结构元件中的高温度梯度，有助于提高反应堆单元的可靠性和安全性
。

技术介绍

[0004]从专利
RU2461085
中已知一种池式
HLMC
>反应堆
。
这种反应堆类型设计的缺点是温度对应于堆芯出口温度的热的冷却剂的体积大
。
结果，一些容器内元件
、
控制和保护系统
(CPS)
元件的驱动器与反应性控制元件
(CPS
的杆或杆组件
)
之间的连接元件暴露于高温和
/
或高温度梯度
。
[0005]从专利
RU2153708
中已知一种整体式
HLMC
反应堆
。
这种反应堆类型的主要优点是可以在单个
NR
容器中定位堆芯
、
泵
(
使冷却剂在主
NR
回路中循环
)
以及消除堆芯中产生的热量的热交换器
(
蒸汽发生器
)。
[0006]在设计
NR
时，将具有堆芯出口温度的热的冷却剂与离开热交换器
(
蒸汽发生器
)
后的冷的冷却剂分开的结构元件中的温度梯度至关重要
。
考虑到现代
HLMC NR
设计中主回路中的最高温度和最低温度之间的差异通常在
100
至
150℃
范围内，因此需要开发特殊的设计方案以确保分离热的冷却剂流和冷的冷却剂流的容器内结构元件具有良好的运行条件
。
[0007]已知的
HLMC NR
的一个重要特点是需要将氧浓度控制在一定范围内
。
冷却剂中氧的存在对于在钢表面上形成保护性氧化物涂层是必要的，以便防止由于优先在主回路的热部分中发生的腐蚀和侵蚀过程而导致金属杂质
(
主要是铁
)
进入冷却剂
。
当大量铁杂质进入主回路时，必须使用特殊系统来捕获它们，这使得
NR
设计变得复杂
。
[0008]因此，与热的冷却剂接触的表面面积的最大限制将显著降低容器内
NR
元件的热负荷，这是一个应该通过特殊设计解决方案来解决的问题
。
[0009]俄罗斯专利
RU2521863
公开了一种具有液态金属冷却剂的核反应堆，包括容器，容器内安装有形成环形空间的分离壳，并且其中安装有至少一个蒸汽发生器和至少一个泵，每个都在其自己的壳内
。
在分离壳内，在其上部中有屏蔽塞，并且在其下部中有堆芯，堆芯
上方有热集管，热集管通过入口连接管在蒸汽发生器的中部或上部竖直连接到蒸汽发生器，所述入口连接管用于将液态金属冷却剂流分成向上流和向下流，分别冲洗蒸汽发生器的上部和下部
。
[0010]根据俄罗斯专利
RU2408094
的具有液态金属冷却剂的核反应堆包括由分离结构分隔开的在堆芯上方的热集管和围绕热集管的冷集管，主流体在其中循环以冷却堆芯
。
反应堆还包括至少一个集成的循环和热交换组件，该组件包括泵
、
至少一个热交换器和传送结构，主流体通过该传送结构从泵传送到热交换器，而后者彼此牢固地连接以形成单一结构
。
该集成组件完全位于冷集管内，并包括连接至热集管的入口孔和冷集管中的至少一个出口单元
。
[0011]这些已知
NR
的缺点是在热的冷却剂流通过连接管进入蒸汽发生器或泵以进行后续冷却的连接管中存在显著的温差，这影响了该结构元件的设计寿命和可靠性
。
[0012]与所要求保护的专利技术最接近的现有技术是根据俄罗斯专利
RU2331939
的
NR。
所述专利公开了一种主要使用液态金属冷却剂作为主回路冷却剂的核反应堆设计
。
反应堆容器的热防护包括堆芯篮
、
安装和固定在篮内的环形钢壳和固定在容器底部的分离壳
。
隔热罩包括碳化硼块；它们位于分离壳后面，沿堆芯的整个高度形成分层环形筛网
。
单层的所述块之间的间隙由下一层块填充
。
[0013]该最接近的现有技术的缺点是反应堆容器中壳的刚性固定，当壳与离开堆芯的热的冷却剂流接触时，将在元件的接合点处产生显著的热负荷并可能导致冷却剂泄漏
。
与热的冷却剂流接触的壳的刚性固定也使日常维护和修理变得复杂
。

技术实现思路

[0014]要求保护的专利技术要解决的技术问题是减小反应堆的与热的冷却剂流接触的容器内结构元件的体积和表面积，以保证热室的隔热并为容器内结构元件提供有利的温度条件，以便将温差限制在温度应力不超过屈服强度的值，以及确保易于组装和易于检查可拆卸接头中的冷却剂泄漏
。
[0015]要求保护的专利技术的技术成果是减少了热室的元件
(
首先是热室本体和用于移除热的冷却剂的连接管
)
上的热负荷，包括使这些元件中出现的温度梯度平滑和降低，从而延长它们的设计寿命，以及一般
NR
的设计寿命
。
[0016]通过以下事实解决了技术问题并实现了要求保护的技术成果：一种具有液态金属冷却剂的整体式核反应堆，包括具有下室
、
堆芯
、
热室
、
上室和热交换器的反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种具有液态金属冷却剂的整体式核反应堆，包括具有下室
、
堆芯
、
热室
、
上室和热交换器的反应堆容器，其中所述热室位于所述堆芯上方并且包括基本上圆柱形的热室本体和塞子，所述热室本体具有用于将从所述堆芯供应的热的冷却剂移除到所述热交换器的连接管，并且所述连接管被来自所述热交换器的出口的冷的冷却剂从外部冲洗，其特征在于，所述热室本体包括所述热室的内壳和所述热室的至少一个附加壳，所述热室的至少一个附加壳在所述热室的内壳的外部以具有间隙的方式安装并且与所述热室的内壳同心，形成所述热室的至少一个通道，并且每个连接管包括所述连接管的内壳和所述连接管的至少一个附加壳，所述连接管的至少一个附加壳在所述连接管的内壳的外部以具有间隙的方式安装并且与所述连接管的内壳同心，形成所述连接管的至少一个通道，所述热室的至少一个通道和所述连接管的至少一个通道与所述热交换器的出口连通，以将...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大，
申请(专利权)人：阿科姆工程合资控股公司，
类型：发明
国别省市：