ЯДЕРНЫЙ ГОМОГЕННЫЙ РЕАКТОР РАСТВОРНОГО ТИПА

Полезная модель относится к ядерной технике и может быть использована в ядерных гомогенных реакторах растворного типа для получения медицинских изотопов, например молибдена-99, а также в исследовательских целях.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявленной полезной модели является ядерный гомогенный реактор, содержащий корпус с герметичной крышкой, в котором расположены активная зона в виде топливного раствора и каналы для топливного раствора, для отбора парогазовой смеси и для возврата парогазовой смеси, и установленную на крышке систему каталитической рекомбинации с устройством для разделения парогазовой смеси, соединенным с каналом для возврата парогазовой смеси (Афанасьев Н.П., Беневаленский A.M., Венцель О.В. и др. Реактор «Аргус» для лабораторий ядерно-физических методов анализа и контроля. - Атомная энергия. - т.61, вып.1. - 1986. - c.7-9.).
В известном ядерном реакторе в качестве устройства для разделения парогазовой смеси использован конденсатосборник, в котором задерживается ограниченное количество воды, необходимое для промывки контура. Известный ядерный реактор имеет следующие технические характеристики: объем топливного раствора - 21,1 л, концентрация урана в топливном растворе - 81,3 г/л, обогащение по U-235 более 20%, мощность реактора - 20 кВт. При использовании реактора для получения медицинских изотопов его производительность по изотопу Мо-99 составляет 700 Ки за цикл.
Недостатком известного реактора является невозможность увеличения концентрации топливного раствора, поскольку в этом случае может возникнуть расслоение топливного раствора.
Задачей настоящей полезной модели является создание ядерного гомогенного реактора растворного типа, который имеет высокую концентрацию урана в топливном растворе, обеспечивающую возможность уменьшения обогащения урана.
Техническим результатом настоящей полезной модели является исключение расслоения топливного раствора высокой концентрации в рабочем режиме реактора за счет перемешивания топливного раствора с регенерированной водой, поступающей в нижнюю точку активной зоны из системы каталитической рекомбинации. Давление столба регенерированной воды обеспечивает поступление воды в корпус самотеком, а последующее перемешивание с топливным раствором осуществляется за счет разницы плотностей воды и раствора.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном ядерном гомогенном реакторе, содержащем корпус с герметичной крышкой, в котором расположены активная зона в виде топливного раствора и каналы для топливного раствора, для отбора парогазовой смеси и для возврата парогазовой смеси, и установленную на крышке систему каталитической рекомбинации с устройством для разделения парогазовой смеси, соединенным с каналом для возврата парогазовой смеси,
согласно заявленной полезной модели в качестве устройства для разделения парогазовой смеси использован сепаратор, при этом водяная полость сепаратора соединена с каналом для топливного раствора, а нижний торец упомянутого канала расположен с касанием днища корпуса или на высоте, не превышающей 40 мм от днища корпуса.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен ядерный гомогенный реактор (общий вид).
Ядерный гомогенный реактор содержит корпус 1, закрытый герметично крышкой 2, внутри которого расположены активная зона 3 в виде водного раствора уранилсульфата, каналы 4 системы управления и защиты (СУЗ), канал 5 для загрузки и выгрузки топливного раствора и змеевиковый теплообменник 6. Канал 5 закреплен на крышке 2 реактора и проходит через активную зону 3 до касания его нижнего торца днища корпуса или до высоты, не превышающей 40 мм от нижнего торца канала 5 до днища корпуса 1. Змеевиковый теплообменник расположен в активной зоне 3 по периметру корпуса 1. На крышке 2 корпуса 1 установлена система каталитической рекомбинации, содержащая рекомбинатор 7, электрический нагреватель 8, холодильник 9, устройство для разделения парогазовой смеси, в качестве которого использован сепаратор 10, канал 11 для отбора парогазовой смеси и канал 12 для возврата парогазовой смеси. Каналы 11, 12 проходят через крышку 2 корпуса 1 в его верхнюю часть, являющуюся газовой полостью, которая служит для сбора парогазовой смеси, образовавшейся при работе реактора. Канал 11 для отбора парогазовой смеси соединен с входом в нагреватель 8, выход из которого соединен с входом в рекомбинатор 7. Выход из рекомбинатора 7 соединен подъемным трубопроводом, покрытым теплоизоляцией, с входом в холодильник 9, выход из которого соединен с входом в сепаратор 10. Сепаратор 10 одним выходом соединен с каналом 12 для возврата парогазовой смеси, а другим выходом, являющимся выходом из водяной полости, соединен с каналом 5 для загрузки и выгрузки топливного раствора, что позволяет использовать один канал как для загрузки и выгрузки топливного раствора, так и для подачи отсепарированной воды в топливный раствор.
Ядерный гомогенный реактор работает следующим образом.
Топливный раствор поступает в полость корпуса через канал 5 и заполняет нижнюю часть корпуса 1, образуя активную зону 3. Теплоноситель (вода) в змеевиковом теплоносителе 6 проходит снизу вверх, охлаждая топливный раствор активной зоны 3. Парогазовая смесь, которая скапливается в верхней части корпуса 1, являющейся, газовой полостью, по каналу 11 для отбора парогазовой смеси поступает в нагреватель 8. Нагретая парогазовая смесь поступает в рекомбинатор 7, где образуется пар, который поступает в холодильник 9, и далее образовавшаяся в холодильнике 9 пароводяная смесь поступает в сепаратор 10, где происходит разделение воды и пара. Из сепаратора 10 регенерированная вода проходит по каналу 5 в нижнюю точку корпуса 1, которая находится на днище корпуса 1 или на расстоянии не более 40 мм от днища корпуса 1. Только такое расположение упомянутой нижней точки обеспечит перемешивание регенерированной воды с топливным раствором за счет разницы плотностей воды и раствора, при этом давление столба регенерированной воды обеспечит поступление воды в корпус самотеком. Отделенная от воды парогазовая смесь из сепаратора 10 поступает по каналу 12 в газовую полость реактора. Заявленный ядерный реактор имеет следующие технические характеристики: объем топливного раствора - 57 л, концентрация урана в топливном растворе - 400 г/л, обогащение по U-235 - 19,8%, мощность реактора - 75 кВт. При использовании реактора для получения медицинских изотопов его производительность по изотопу Мо-99 составляет 3200 Ки за цикл работы (неделю).