КОРПУС ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЬНОГО КАНАЛА КИПЯЩЕГО ВОДО-ВОДЯНОГО ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА

Полезная модель относится к ядерной технике, а более конкретно к корпусу пароперегревательного канала кипящего водо-водяного ядерного реактора.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к полезной модели является корпус пароперегревательного канала кипящего водо-водяного ядерного реактора, выполненный в виде трубы и обечайки, установленных с образованием кольцевого зазора (патент РФ №2227334, МПК G21C 3/06, опубл. 2003 г.).
В известном корпусе труба расположена внутри обечайки, при этом кольцевой зазор заполнен теплоизолирующим пористым материалом с малым сечением поглощения нейтронов и герметично закрыт по обоим торцам.
Недостатком известного корпуса является сложность технологии его изготовления, что объясняется требованием плотного прилегания теплоизолирующего материала к внутренней поверхности обечайки и наружной поверхности трубы, которое может быть выполнено за счет обеспечения
высокой точности соосности обечайки и трубы. Эксцентричность обечайки относительно трубы может привести к уменьшению толщины теплоизолирующего материала в отдельных местах и соответственно к увеличению потока тепла в них, что может вызвать закипание воды, омывающей наружную поверхность обечайки, и вследствие этого привести к физической неустойчивости ядерного реактора.
Задачей настоящей полезной модели является создание технологически простого в изготовлении корпуса пароперегревательного канала кипящего водо-водяного ядерного реактора, надежно выполняющего свою теплоизолирующую функцию - уменьшение тепловых потоков к воде замедлителя и исключение возможности ее кипения на поверхности корпуса пароперегревательного канала, что позволит повысить нейтронно-физическую устойчивость реактора.
Техническим результатом полезной модели является создание надежного теплового сопротивления между корпусом и омывающей его наружной водой при одновременном упрощении технологии изготовления корпуса.
Указанный технический результат достигается тем, что в корпусе пароперегревательного канала кипящего водо-водяного ядерного реактора, выполненном в виде трубы и
обечайки, которые установлены с образованием кольцевого зазора, обечайка установлена внутри трубы, при этом кольцевой зазор герметично закрыт с одного торца и открыт с другого.
Кроме этого, корпус снабжен дистанционирующими элементами, которые установлены в кольцевом зазоре.
Кроме этого, дистанционирующие элементы представляют собой пуклевки, которые выполнены на обечайке, или витки проволоки, расположенные на обечайке.
Герметизация одной из торцевых сторон кольцевого зазора исключает протечку теплоносителя параллельно основному потоку внутри обечайки, поэтому теплоноситель (пароводяная смесь), заполняющий кольцевой зазор, находится в статическом состоянии, имеет очень низкую теплопроводность и выполняет функцию теплового сопротивления. Для обеспечения постоянства кольцевого зазора применены дистанционирующие элементы, а их конструктивное выполнение надежно обеспечивает проход теплоносителя внутрь кольцевого зазора.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен корпус пароперегревательного канала (продольный разрез), на фиг.2 изображен упомянутый корпус с пуклевками на поверхности обечайки (продольный разрез), на фиг.3 показан корпус с витками проволоки на обечайке (продольный разрез).
Корпус содержит трубу 1 и обечайку 2. Обечайка 2 установлена внутри трубы 1 с образованием кольцевого зазора 3. Кольцевой зазор 3 герметично закрыт с одного торца кольцевой перемычкой 4. С другого торца кольцевой зазор 3 открыт, что обеспечивает гидравлическое соединение с полостью 5 внутри обечайки 2 и соответственно проход теплоносителя в кольцевой зазор 3. Теплоноситель, который заполняет зазор 3, не имеет возможности протечь через зазор 3, поскольку кольцевой зазор 3 герметично закрыт перемычкой 4, и остается в зазоре 3, выполняя функцию теплового сопротивления. Корпус снабжен дистанционирующими элементами, которые установлены в кольцевом зазоре 3. Дистанционирующие элементы выполнены с обеспечением прохода теплоносителя в кольцевой зазор 3 и представляют собой, например, пуклевки 6, которые выполнены на поверхности обечайки 2, или витки 7 проволоки, которые расположены на обечайке 2.
Устройство работает следующим образом. Теплоноситель - водяной пар (пароводяная смесь) поступает в кольцевой зазор 3 и в полость 5 обечайки 2, в которой установлены тепловыделяющие элементы (на чертеже не показаны). Проходя мимо тепловыделяющих элементов, пар отбирает выделяемое в них тепло и нагревается. Наружная поверхность трубы 1 омывается теплоносителем - водой, которая одновременно является замедлителем нейтронов и имеет температуру более низкую, чем теплоноситель внутри
полости 5, что является причиной появления теплового потока с направлением от теплоносителя в полости 5 обечайки 2 к наружной воде. Функцию теплового сопротивления от пара к наружной воде выполняют: конвективная теплоотдача от пара в полости 5 обечайки 2 к обечайке 2, теплопроводность обечайки 2, конвективная теплоотдача от обечайки 2 к пару в кольцевом зазоре 3, теплопроводность пара в кольцевом зазоре 3, теплоотдача от пара в кольцевом зазоре 3 к трубе 1, теплопроводность трубы 1, конвективная теплоотдача от трубы 1 к окружающей холодной воде. Тепловое сопротивление вышеперечисленных элементов, за исключением пара в кольцевом зазоре 3, на несколько порядков меньше теплового сопротивления пара в кольцевом зазоре 3. Поэтому теплоперенос от пара в кольцевом зазоре 3 к трубе 1 будет осуществляться конденсацией на внутренней поверхности трубы 1. Давление внутри трубы 1 ниже давления снаружи нее, поэтому температура конденсации будет ниже температуры кипения на поверхности трубы 1, что исключит возможность закипания воды, омывающей ее наружную поверхность.