КОРПУС РЕАКТОРА

Полезная модель относится к области ядерных реакторов, корпуса которых выполнены из металла, и может найти применение при изготовлении корпуса энергетического реактора водоводяного типа (ВВЭР).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является корпус ядерного реактора, включающий соединенные кольцевыми сварными швами верхний фланец для соединения с крышкой реактора, верхнюю обечайку, в отверстия которой установлены и приварены патрубки для соединения с внешними трубопроводами, обечайку активной зоны (полую цилиндрическую часть на уровне активной зоны реактора) и выпуклое днище. Обечайка активной зоны состоит их двух цилиндрических элементов, соединенных кольцевым сварным швом в зоне наибольшего облучения реактора. Выпуклое днище состоит из цилиндрической части в виде кольца, снабженного снизу кольцевым упором с конусом, соединенным кольцевым сварным швом со сферическим элементом днища.
(US 4892702, G21C 13/00, G21C 13/087, опубл. 09.01.1990)
Недостатком конструктивного решения известного корпуса ядерного реактора является большое количество кольцевых сварных швов (5 швов по периметру корпуса + сварные швы патрубков), в том числе один шов в зоне наибольшего воздействия нейтронного облучения, что делает изготовление трудоемким и в значительной степени уменьшает надежность конструкции. Кроме того, известный корпус ядерного реактора, выполненный с одной обечайкой с патрубками, через которые осуществляется, в частности, ввод и вывод теплоносителя ограничивает мощность реактора, а также обладает пониженной надежностью в патрубковой зоне при протекании аварийного режима с термошоком (аварийное расхолаживание).
Задачей и техническим результатом полезной модели является уменьшение нейтронной нагрузки на сварные швы и повышение надежности реактора в патрубковой зоне, а также обеспечение возможности повышения мощности реактора, снижение затрат на изготовление корпуса, уменьшение металлоемкости корпуса.
Технический результат достигается тем, что корпус реактора включает верхнюю обечайку с фланцем и патрубками, обечайку активной зоны и выпуклое днище, причем дополнительно снабжен обечайкой с патрубками, размещенной под верхней обечайкой с фланцем и патрубками, а также опорной обечайкой, размещенной под дополнительной обечайкой с патрубками, и выполнен с четырьмя кольцевыми сварными швами, первый из которых расположен между верхней обечайкой с фланцем и патрубками и дополнительной обечайкой с патрубками, второй - между дополнительной обечайкой и опорной обечайкой, третий - между опорной обечайкой и обечайкой активной зоны и четвертый - между обечайкой активной зоны и днищем.
Технический результат также достигается тем, что выпуклое днище в верхней части дополнительно снабжено цилиндрическим кольцом; верхняя обечайка с фланцем и патрубками, дополнительная обечайка с патрубками, опорная обечайка, обечайка активной зоны и днище выполнены цельными без сварных швов.
Полезная модель может быть проиллюстрирована рисунком 1, где:
1 - дополнительная обечайка с патрубками;
2 - патрубки обечаек;
3 - верхняя обечайка с фланцем и патрубками;
4 - верхний фланец для соединения с крышкой реактора;
5 - обечайка активной зоны реактора;
6 - выпуклое днище;
7 - первый кольцевой сварной шов;
8 - второй кольцевой сварной шов;
9 - третий кольцевой сварной шов;
10 - четвертый кольцевой сварной шов;
11 - опорная обечайка;
12 - цилиндрическое кольцо днища;
13 - активная зона реактора.
Основные части корпуса реактора по полезной модели изготавливают из хромоникельмолибденовой стали типа 15Х2МНФА. Дополнительную обечайку (1) с патрубками (2), верхнюю обечайку (3) с фланцем (4) и патрубками (2), изготавливают цельными без сварных швов из слитка ковкой, раскаткой в цилиндр с последующей отбортовкой патрубков. Опорную обечайку (11), предназначенную для позиционирования корпуса реактора, также изготавливают из слитка ковкой и раскаткой. Цилиндрическую обечайку (5) активной зоны (13) изготавливают цельной из слитка массой 200-350 тонн выдавливанием центра слитка с последующей раскаткой, а выпуклое днище (6) с цилиндрическим кольцом (12) - цельным из слитка ковкой и последующей штамповкой.
Для соединения корпуса реактора с крышкой (не показано) фланец (4) снабжен отверстиями с резьбой для установки крепежа в виде шпилек. После изготовления основные части корпуса реактора последовательно сваривают кольцевыми сварными швами, причем первый шов (7) расположен между верхней обечайкой (3) с фланцем (4) и патрубками (2) и дополнительной обечайкой (1) с патрубками (2), второй (8) шов - между дополнительной обечайкой (1) и опорной обечайкой (11), третий (9) шов - между опорной обечайкой (11) и обечайкой (5) активной зоны (13) и четвертый (10) шов - между обечайкой (5) активной зоны и днищем (6),), в том числе в области его цилиндрической части (12).
Полученный корпус реактора по полезной модели не имеет сварного шва в области активной зоны (13), что исключает нейтронную нагрузку на сварной шов и вероятность его охрупчивания. Уменьшение числа сварных швов в зоне патрубков повышает надежность реактора при аварийных режимах. Дополнительная обечайка (1) с патрубками (2), а также дополнительная опорная обечайка (11) расширяет технологические и эксплуатационные возможности реактора. Изготовление основных деталей корпуса реактора цельными без сварных швов позволяет уменьшить металлоемкость корпуса и снизить затраты на его изготовление.