УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКОГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ БЫСТРОГО ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА ОТ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ

Полезная модель относится к области ядерной техники и может быть применена в устройствах для очистки поверхности жидкометаллического теплоносителя быстрого ядерного реактора от механических примесей.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявленной полезной модели является устройство для очистки поверхности жидкометаллического теплоносителя быстрого ядерного реактора от механических примесей, включающее элемент побудителя расхода, установленный на валу с возможностью вращения, и фильтрующее средство (патент РФ №28272, МПК G21C 9/00, опубликовано 10.03.2003).
В известном устройстве элемент побудителя расхода представляет собой круглый диск, к которому приварен цилиндрический буртик. Элемент побудителя расхода установлен на нижней оконечности вала, который проходит через кронштейн. Фильтрующее средство содержит заборник и накопитель. Заборник выполнен цилиндрической формы со щелью для забора механических примесей и вогнутой внутрь кромкой для удержания примесей. Заборник снабжен пластиной для перекрытия щели после окончания работы устройства. Накопитель установлен на кронштейне над элементом побудителя расхода и выполнен с дном из металлической сетки.
На время процесса очистки поверхности жидкометаллического теплоносителя быстрого ядерного реактора от механических примесей известное устройство (кронштейн с элементом побудителя расхода, установленным на валу, и фильтрующим средством) устанавливают на место выемной части насоса в корпусе ядерного реактора и приводят в действие электродвигатель. Вращающийся элемент побудителя расхода создает воронку с направленным движением приповерхностного слоя жидкометаллического теплоносителя, например свинца, с периферийных зон свободной поверхности в заборник устройства. При извлечении известного устройства из реактора находящиеся в заборнике примеси оседают на сетке накопителя.
Недостатком известного устройства для очистки поверхности жидкометаллического теплоносителя быстрого ядерного реактора от механических примесей является затрудненность входа механических примесей в заборник и далее в накопитель устройства, что объясняется малыми размерами входной щели и наличием вогнутой внутрь кромки, нарушающей формирование входного воронкообразного потока внутрь устройства, а также наличием байпасов между корпусом насоса и фильтрующим средством, через которые механические примеси с поверхности теплоносителя могут обходить фильтрующее средство. Кроме этого, известное устройство не позволяет очистить поверхность теплоносителя внутри корзины активной зоны, отделенной от остальной поверхности выгородкой, по причине отсутствия внутри нее гнезд для установки насоса. Кроме того, отверстия в корпусе насоса, в которые должны поступать поверхностные слои теплоносителя в процессе очистки, на остановленном реакторе могут не совпадать по высоте с отверстиями, предназначенными для оптимальной работы насоса в номинальном режиме, что в результате может приводить к уменьшению КПД насоса и, следовательно, к снижению эффективности поступления очищаемого теплоносителя в устройство. Кроме этого, устройство не предназначено для повторной работы по причине невозможности замены фильтрующего средства после его заполнения механическими примесями.
Задачей настоящей полезной модели является создание устройства для очистки поверхности жидкометаллического теплоносителя быстрого ядерного реактора от механических примесей, позволяющего повысить эффективность поступления очищаемого теплоносителя в устройство, а также обеспечить практически непрерывную и качественную очистку всей поверхности жидкометаллического теплоносителя в ядерном реакторе.
Техническим результатом настоящей полезной модели является увеличение площади охвата очищаемой поверхности жидкометаллического теплоносителя с одновременным захватом и фиксацией практически без потерь механических примесей, содержащихся в поверхностных слоях жидкометаллического теплоносителя.
Указанный технический результат достигается тем, что известное устройство для очистки поверхности жидкометаллического теплоносителя быстрого ядерного реактора от механических примесей, включающее элемент побудителя расхода, установленный на валу с возможностью вращения, и фильтрующее средство, согласно заявленной полезной модели снабжено двухсекционным разъемным корпусом с окнами для входа теплоносителя и отверстиями для выхода теплоносителя, которые выполнены в верхней и нижней секциях корпуса соответственно, при этом элемент побудителя расхода представляет собой цилиндрический шнек, часть винтовой поверхности которого расположена выше окон для входа теплоносителя, а края винтовой поверхности выполнены с направленной вниз отбортовкой, причем фильтрующее средство расположено в нижней секции корпуса под цилиндрическим шнеком.
Кроме этого, в качестве фильтрующего средства использован иглопробивной материал.
Размещение части винтовой поверхности цилиндрического шнека выше окон для входа теплоносителя позволяет в процессе работы, когда упомянутые окна расположены на уровне очищаемой поверхности, увеличить площадь охвата очищаемой поверхности, повысить интенсивность захвата механических примесей, находящихся на поверхности теплоносителя, и сформировать входную часть потока теплоносителя, поступающего через окна в верхнюю секцию корпуса, а снабжение цилиндрического шнека отбортовкой, расположенной по краям винтовой поверхности и ориентированной вниз, позволяет удержать механические примеси независимо от их удельного веса в потоке теплоносителя, направить движущийся единый поток жидкометаллического теплоносителя с механическими примесями по винтовой спирали и за счет центробежных сил, удерживающих механические примеси в потоке, практически без потерь транспортировать их до фильтрующего средства. Расположение фильтрующего средства под цилиндрическим шнеком обеспечивает удержание механических примесей в нижней секции корпуса, а выполнение корпуса, состоящим из двух разъемных между собой секций (верхней и нижней), и расположение фильтрующего средства в нижней съемной части упрощает снятие и замену фильтрующей средства, что обеспечивает качество и непрерывность очистки. Иглопробивной материал в качестве фильтрующего средства позволяет повысить качестве очистки путем надежного удержания в нем захваченных механических примесей независимо от их размера за счет возможного выполнения иглопробивного материала с разной пористостью на основе металловолокна разного размера.
Сущность заявленной полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлено устройство для очистки поверхности жидкометаллического теплоносителя быстрого ядерного реактора от механических примесей (общий вид, разрез), на фиг. 2 показано устройство для очистки поверхности жидкометаллического теплоносителя быстрого ядерного реактора от механических примесей, готовое к работе (общий вид).
Устройство для очистки поверхности жидкометаллического теплоносителя быстрого ядерного реактора от механических примесей включает корпус, состоящий из разъемно соединенных между собой верхней секции 1 и нижней секции 2, элемент побудителя расхода, выполненный в виде цилиндрического шнека 3, который установлен на валу 4 с возможностью вращения, и фильтрующее средство 5. В верхней секции 1 корпуса выполнены окна 6 для входа очищаемого от механических примесей жидкометаллического теплоносителя, которые расположены по периметру боковой стенки корпуса. В нижней секции 2 в торцевой стенке корпуса выполнены отверстия 7 для выхода очищенного от механических примесей жидкометаллического теплоносителя. Фильтрующее средство 5 расположено в нижней секции 2 корпуса под цилиндрическим шнеком 3. В качестве фильтрующего средства 5 использован иглопробивной материал, который размещен на внутренней торцевой стенке нижней секции 2 корпуса. Цилиндрический шнек 3 установлен в корпусе так, что часть винтовой поверхности цилиндрического шнека 3 расположена выше окон 6 для входа очищаемого от механических примесей жидкометаллического теплоносителя. Края винтовой поверхности цилиндрического шнека 3 выполнены с направленной вниз отбортовкой.
Устройство для очистки поверхности жидкометаллического теплоносителя быстрого ядерного реактора от механических примесей работает следующим образом.
Во время остановки ЯЭУ, например на планово-предупредительный ремонт, когда в быстром ядерном реакторе образован общий для всех его зон свободный уровень теплоносителя, в одно из свободных гнезд на крышке реактора (на место устройства ввода газовой фазы, перегрузочный машины или одного из штатных элементов контура циркуляции теплоносителя) устанавливают устройство для очистки поверхности жидкометаллического теплоносителя быстрого ядерного реактора от механических примесей так, чтобы окна 6 для входа очищаемого от механических примесей жидкометаллического теплоносителя располагались на уровне свободной поверхности жидкометаллического теплоносителя. Приводят в действие электродвигатель 8, при этом вращающийся вместе с валом 4 цилиндрический шнек 3 создает в полостях верхней секции 1 и нижней секции 2 корпуса движение жидкометаллического теплоносителя, направленное вертикально вниз к фильтрующему средству 5, в результате чего возникает перепад давления, под действием которого приповерхностный слой жидкометаллического теплоносителя с периферийных зон свободной поверхности поступает в верхнюю секцию 1 корпуса через окна 6. При этом захват механических примесей с поверхности жидкометаллического теплоносителя в полости верхней секции 1 корпуса происходит за счет части винтовой поверхности цилиндрического шнека 3, расположенной над окнами 6, т.е. над уровнем жидкометаллического теплоносителя. Выполненная по краям винтовой поверхности цилиндрического шнека 3 отбортовка, которая направлена вниз, поддерживает заданное направление перемещения захваченных механических примесей в фильтрующее средство 5, в качестве которого использован иглопробивной материал. Пройдя через фильтрующее средство 5, очищенный от механических примесей жидкометаллический теплоноситель через отверстия 7 выходит в основной объем жидкометаллического теплоносителя. При этом механические примеси, поступающие вместе с жидкометаллическим теплоносителем в полость корпуса, задерживаются на поверхности и внутри иглопробивного материала 5. После заполнения фильтрующего средства механическими примесями нижнюю секцию 2 корпуса заменяют на новую или после отсоединения от верхней секции 1 заменяют иглопробивной материал 5 и снова соединяют с верхней секцией 1, после чего устройство готово к очистке следующего участка поверхности жидкометаллического теплоносителя от механических примесей.