Ядерная энергетическая установка на быстрых нейтронах с охлаждением тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями плавучих атомных станций, судов и кораблей

Полезная модель относится к ядерной технике и может быть использована в ядерных энергетических установках на быстрых нейтронах с охлаждением тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями плавучих атомных станций, судов и кораблей.
Известна ядерная энергетическая установка, содержащая реактор с жидкометаллическим свинцовым теплоносителем или его сплавами и систему защитного газа с размещенными в корпусе, над свободным уровнем активной зоны, парогенераторами и средствами циркуляциями, например циркуляционными насосами, в которой выше активной зоны размещен кольцевой канал, внутренний диаметр которого больше наружного диаметра активной зоны, с установленном в кольцевом канале или в его участках секциями парогенераторов, входной участок которых сообщен с объемом теплоносителя над активной зоной, а выходной участок с входной камерой насоса, размещенный в этом канале, напорная камера насоса сообщена через впускной канал с активной зоной реактора (Патент на изобретение № RU 2313143C1, опубликовано 20.12.2007, G21C, 9/00, 15/00).
Недостатком данного технического решения применительно к реакторным установкам на быстрых нейтронах с охлаждением тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями плавучих атомных станций, судов и кораблей является осушение в первую очередь парогенератора, а также активной зоны и кессонов насосов из-за наличия свободного уровня над элементами реакторной установки при кренах и дифферентах плавучих атомных станций, судов и кораблей.
Технический результат – исключение возможности осушения парогенератора и активной зоны, а также элементов насосов при кренах; незначительное осушение элементов насосов при ограниченных дифферентах.
Технический результат достигается тем, что в ядерной энергетической установке плавучих атомных станций, судов и кораблей, содержащей реактор с жидкометаллическим свинцовым теплоносителем или его сплавами и систему защитного газа с размещенными в корпусе, над свободным уровнем активной зоны, парогенераторами и средствами циркуляциями, например, циркуляционными насосами, в которой выше активной зоны размещен кольцевой канал, внутренний диаметр которого больше наружного диаметра активной зоны, с установленном в кольцевом канале или в его участках секциями парогенераторов, входной участок которых сообщен с объемом теплоносителя над активной зоной, а выходной участок с входной камерой насоса, размещенный в этом канале, напорная камера насоса сообщена через впускной канал с активной зоной реактора, поверхность парогенераторов «затоплена» теплоносителем полностью и ограничена сверху крышкой; над активной зоной выше коллектора, из которого теплоноситель поступает в парогенераторы, расположена свободная поверхность, через которую проходят элементы конструкций СУЗ реактора; в кессонах насосов имеется свободный уровень, расположенный выше крышки парогенератора, из которого теплоноситель поступает в насосы; оси двух насосов располагаются в диаметральных плоскостях ядерной энергетической установки и плавучих атомных станций, судов и кораблей.
На фигуре 1 представлен разрез А-А схемы реакторной установки на быстрых нейтронах с охлаждением тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями плавучих атомных станций, судов и кораблей. Реакторный блок 1 с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем содержит размещенные под свободным уровнем теплоносителя 2 активную зону 3, главные циркуляционные насосы 4 с электроприводами, систему защитного газа, парогенераторы 5, закрытые крышкой 6.
На фигуре 2 представлен разрез Б-Б схемы реакторной установки на быстрых нейтронах с охлаждением тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями плавучих атомных станций, судов и кораблей. Реакторный блок 1 с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем содержит размещенные под свободным уровнем теплоносителя активную зону 3, главные циркуляционные насосы 4 с электроприводами, систему защитного газа, парогенераторы 5, закрытые крышкой, и раздаточные коллекторы 7.
Схемы представлены для состояния реакторного контура с остановленными главными циркуляционными насосами, например, после заполнения реакторного контура жидкокристаллическим теплоносителем. В этом состоянии свободные уровни теплоносителя во всех элементах контура находятся на одной отметке. При увеличении числа оборотов главных циркуляционных насосов вплоть до номинальных возникает циркуляция теплоносителя через участки контура, имеющие различные гидравлические сопротивления. В различных элементах контура при работе главных циркуляционных насосов будут различные высотные отметки свободных уровней теплоносителя в соответствии с гидравлическими сопротивлениями соответствующих участков контура.
Работа ядерной энергетической установки на быстрых нейтронах с охлаждением тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями плавучих атомных станций, судов и кораблей осуществляется следующим образом. При вращении вала насосов 4 рабочим колесом создается циркуляция теплоносителя 2 сначала через активную зону 3, над которым имеется свободный уровень теплоносителя, затем нагретый теплоноситель 2 поступает через раздаточные коллекторы 7 в парогенераторы 5, где проходит их межтрубное пространство, испаряя и перегревая пар второго контура. При этом свободный уровень теплоносителя 2 над активной зоной 3 выше крышки 6, закрывающей полностью «затопленный» парогенератор 5. После парогенератора 5 теплоноситель 2 поступает на всас насосов 4, над которыми тоже имеется свободный уровень теплоносителя 2, который выше крышки 6 парогенератора 5. Газовые объемы над активной зоной 3 и насосами 4 соединены между собой системой защитного газа.
При работе в различных режимах реакторная установка имеет свободный уровень теплоносителя над различными элементами установки. Применение крышки над парогенератором, фиксирование высоты свободной поверхности выше крышки парогенератора, а также расположение осей двух насосов в диаметральных плоскостях ядерной энергетической установки и плавучих атомных станций, судов и кораблей в совокупности позволяет уменьшить площадь свободной поверхности, исключить возможность осушения парогенератора и активной зоны и ограничить осушение элементов насосов до приемлемых пределов при качках и ограниченных дифферентах. Это, в свою очередь, позволят сделать ядерную энергетическую установку на быстрых нейтронах с охлаждением тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями плавучих атомных станций, судов и кораблей более безопасной.