ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР, В ЧАСТНОСТИ, БАССЕЙНОВОГО ТИПА С ТОПЛИВНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ НОВОЙ КОНЦЕПЦИИ

1. Ядерный реактор (1), в частности, бассейнового типа, имеющий основной корпус (2), внутри которого размещена активная зона (4), содержащая комплект топливных элементов (12) и погруженная в первичный теплоноситель (F), циркулирующий между активной зоной и, по меньшей мере, одним теплообменником (10), отличающийся тем, что топливные элементы (12) вытянуты вдоль соответствующих параллельных продольных осей (А) и снабжены соответствующими активными частями (13), расположенными на нижних концах этих топливных элементов и погруженными в первичный теплоноситель с созданием активной зоны, и соответствующими частями (14) обслуживания, которые вытянуты вверх от активных частей и выходят из первичного теплоносителя.
2. Реактор по п.1, в котором механической опорой топливным элементам (12) служат соответствующие верхние головные части (32), прикрепленные к опорной конструкции (120) активной зоны (4).
3. Реактор по п.2, в котором топливные элементы (12) подвешены к балкам (55) опорной конструкции (120) и проходят вниз от этих балок.
4. Реактор по п.3, в котором каждая балка (55) служит опорой для ряда топливных элементов (12), с которыми она соединена через соответствующие прорези (125), снабженные скользящими блоками (60) и роликовыми транспортерами (58) и созданные в головных частях (32) топливных элементов (12).
5. Реактор по п.3 или 4, в котором скольжение балок (55) в продольном направлении обеспечивают при помощи исполнительных механизмов (65), например, снабженных системой цепного привода.
6. Реактор по п.5, в котором опорная конструкция (120) содержит первый набор (55а) балок, служащий опорой топливным элементам (12) во время нормальной работы реактора, и второй набор (55b) балок, которые выровнены относительно соответствующих балок из первого набора и которые используют по одной в качестве консольной опоры для топливных элементов, отсоединенных от соответствующей балки из первого набора, когда последнюю за счет скольжения перемещают наружу, чтобы освободить заменяемый топливный элемент (12).
7. Реактор по п.2, в котором опорная конструкция (120) размещена внутри закрывающей конструкции (3), которая закрывает сверху корпус (2).
8. Реактор по п.7, в котором опорная конструкция (120) содержит балки (55), проходящие через отверстия в боковой стенке закрывающей конструкции (3).
9. Реактор по п.7 или 8, в котором закрывающая конструкция (3) представляет собой многоуровневую конструкцию, содержащую, по существу, кольцевую нижнюю конструкцию (3а), расположенную над корпусом (2), промежуточную конструкцию (3с), проходящую вверх от упомянутой нижней конструкции, и центральную верхнюю конструкцию (3b), закрывающую сверху упомянутую промежуточную конструкцию; причем опорная конструкция (120) активной зоны (4) расположена выше корпуса (2) и ниже верхней конструкции (3b).
10. Реактор по п.9, в котором топливные элементы (12) размещают внутри через отверстие (113) в нижней конструкции (3а), и доступ к верхним головным частям (32) возможен при помощи подъемно-транспортных устройств, размещенных в камере (115), расположенной над верхней конструкцией (3b), после предварительного открывания дополнительных отверстий (122), образованных в верхней конструкции (3b).
11. Реактор по п.10, в котором вверху соответствующих функциональных компонентов (8) установлены каналы (88) аварийной защиты, соединяющие пространство, занятое покрывающим газом (G) в корпусе (2), с камерой (115), и внутри этих каналов установлены диафрагмы с управляемым разрушением, которые разрушаются после появления заранее заданного превышения давления.
12. Реактор по п.10 или 11, в котором закрывающая конструкция (3) содержит свод (110), закрывающий корпус (2), и верхний закрывающий элемент (111), которые, по существу, расположены друг против друга и имеют соответствующие центральные отверстия (112, 113); а также первую трубчатую возвышающуюся часть (114), соединяющую отверстия (112, 113), и вторую трубчатую возвышающуюся часть (53), проходящую от верхнего закрывающего элемента (111), причем внутри упомянутых частей размещены топливные элементы (12); при этом свод (110) снабжен проемами (118) для размещения внутри функциональных компонентов (8) реактора (1), и закрывающий элемент (111) снабжен люками (119), выровненными относительно соответствующих проемов (118).
13. Реактор по п.12, в котором снаружи и, по существу, вокруг первой трубчатой возвышающейся части (114) создано помещение (116) обслуживания, которое отделено от камеры (115), в котором расположены соответствующие верхние головные части (117) функциональных компонентов (8), и которое снабжено подвижными изолирующими конструкциями (95), обеспечивающими временное создание герметично изолированного пространства (91), содержащего верхние головные части (117) функциональных компонентов (8).
14. Реактор по п.12, в котором балки (55), на которых подвешены топливные элементы (12), проходят через отверстия, образованные во второй возвышающейся части (53) и лежат на опорах (56).
15. Реактор по п.1, в котором топливные элементы (12) размещены параллельными рядами и выполнены с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном осям (А), вдоль рядов, а также с возможностью перемещения в направлении, поперечном рядам, которое ограничено исчерпанием заранее заданных зазоров (57).
16. Реактор по п.1, содержащий, по существу, трубчатую разделительную конструкцию (5), которая отделяет горячий коллектор (6), расположенный над активной зоной (4), от холодного коллектора (7), окружающего горячий коллектор и расположенного в радиальном направлении снаружи горячего коллектора; причем разделительная конструкция (5) окружает комплект топливных элементов (12) с внешней стороны, выполняя одновременно функцию оболочки для этих топливных элементов.
17. Реактор по п.16, в котором разделительная конструкция (5) изготовлена как монолитная деталь либо содержит множество секций (67), расположенных по окружности одна рядом с другой и выполненных с возможностью отделения друг от друга для их замены без удаления топливных элементов (12).
18. Реактор по п.17, в котором при его нормальной работе секции (67) конструкции (5) закреплены в радиальном направлении при помощи прижимных устройств (108), в частности, работающих совместно с трубчатой возвышающейся частью (114) закрывающей конструкции (3), внутри которой размещены головные части (32) топливных элементов (12).
19. Реактор по п.1, в котором комплект топливных элементов (12) окружен одним или более колец из экранирующих элементов (84), расположенных в радиальном направлении снаружи, по окружности комплекта топливных элементов (12).
20. Реактор по п.19, содержащий регулируемые прижимные устройства (104), воздействующие на внешнее в радиальном направлении кольцо из периферийных экранирующих элементов (84) для сжатия упомянутых элементов в радиальном направлении.
21. Реактор по п.19 или 20, в котором экранирующие элементы (84) заключены внутри разделительной конструкции (5), по существу, трубчатой формы.
22. Реактор по п.21, во время нормальной работы которого внешние периферийные экранирующие элементы (84) отделены от разделительной конструкции (5) зазором (101), который во время операций повторной загрузки топлива распределяют между топливными элементами (12) в рядах, идущих к упомянутым экранирующим элементам, уменьшая их взаимное прижатие и, следовательно, усилие при извлечении топливных элементов (12), относящихся к этим рядам.
23. Реактор по п.19, при нормальной работе которого периферийные экранирующие элементы (84) удерживают в сгруппированном состоянии при помощи прижимных устройств (104), которые, в частности, действуют между экранирующими элементами и трубчатой возвышающейся частью (114) закрывающей конструкции (3), внутри которой размещены головные части (32) топливных элементов (12).
24. Реактор по п.19, при нормальной работе которого внешние в радиальном направлении периферийные экранирующие элементы (84) удерживают в сгруппированном состоянии в области их низа при помощи прижимных элементов (104), например, имеющих форму эксцентрикового кулачка или клина, которые работают совместно с конструкцией (103) в виде кожуха, окружающей экранирующие элементы.
25. Реактор по п.19, в котором на экранирующие элементы (84) на нескольких уровнях установлены упругие профили (78), расположенные вдоль оси (А), которые при открытом зазоре (101) выступают вбок до контакта с внешним в радиальном направлении контактным кожухом (103) разделительной конструкции (5), а при закрытом зазоре (101) полностью утоплены в соответствующие посадочные места (109) экранирующих элементов (84).
26. Реактор по п.19, в котором экранирующие элементы (84) имеют общую форму, по существу, аналогичную форме топливных элементов (12), и внутри соответствующих верхних частей некоторых экранирующих элементов (84) размещены дополнительные устройства (85-87) для обработки потоков газа.
27. Реактор по п.1, в котором активная зона (4) содержит абсорберы (38) для управления ядерной реакцией, установленные внутри топливных элементов (12) с возможностью скольжения в их осевом направлении, которые приводят в движение непосредственно при помощи исполнительных механизмов (37), расположенных внутри топливных элементов.
28. Реактор по п.27, в котором топливные элементы (12) содержат абсорберы (38), снабженные соответствующими абсорбирующими частями (39), которые расположены сразу над активными частями (13) и/или проходят через активные части (13) и выполнены с возможностью перемещения для избирательного введения в активную зону (4) и извлечения из активной зоны (4), за счет скольжения внутри соответствующих центральных трубок (30) топливных элементов для их размещения над активной зоной либо за счет скольжения внутри соответствующих каналов (11) для их размещения внутри активной зоны.
29. Реактор по п.27 или 28, в котором абсорберы (38) перемещают в положение, обеспечивающее вмешательство в ход процесса за счет действия под влиянием силы тяжести грузов (51) из материала с высокой плотностью после обесточивания электромагнитов (41) с якорем и/или посредством приводимой в движение электродвигателем винтовой пары.
30. Реактор по п.1, в котором топливные элементы (12) содержат канал (11), проходящий под активной частью (13), внутри которого расположены абсорберы (38), снабженные абсорбирующей частью (39), в нормальном состоянии расположенной под активной частью (13), для избирательного введения в активную зону (4) и извлечения из активной зоны (4), за счет скольжения внутри канала (11) для их размещения внутри активной зоны.
31. Реактор по п.30, в котором абсорберы (38) устанавливают в положение, обеспечивающее вмешательство в ход процесса, при помощи гидравлического воздействия первичного теплоносителя, имеющего высокую плотность, после обесточивания электромагнитов (41) с якорем и/или посредством приводимой в движение электродвигателем винтовой пары.
32. Реактор по п.1, в котором контрольно-измерительная аппаратура для управления активной зоной (4) установлена непосредственно на топливных элементах (12).
33. Реактор по п.32, в котором кабели (80) контрольно-измерительной аппаратуры для управления активной зоной (4) установлены проходящими вдоль топливных элементов (12) до соответствующих верхних головных частей (32) и их электрическое соединение с проводами, установленными на опорной конструкции (120), обеспечено посредством скользящих электрических контактов (129) с целью следования за перемещениями опорной конструкции (120) и топливных элементов (12).
34. Реактор по п.1, в котором активная часть (13) каждого топливного элемента (12) содержит комплект стержней (16), расположенных бок о бок и имеющих внутренние отделения (22), внутри которых размещен расщепляющийся материал; причем отделения (22) через каналы для откачивания газообразных продуктов деления соединены с расширительным пространством (23) и через дополнительный канал (31), проходящий вверх по всей длине топливного элемента (12), с клапаном (49), выполненным с возможностью соединения, на уровне головной части (32) элемента (12), с системой опорожнения и управления давлением.
35. Реактор по п.1, в котором часть (14) обслуживания в каждом топливном элементе (12) содержит центральную трубку (30), расположенную вдоль оси (А), и расположенную по периметру вокруг центральной трубки (30) конструкцию (33) с поперечным сечением в форме многоугольника; причем конструкция (33) имеет последовательность местных прерываний или сужений вдоль оси (А) которые созданы путем соответствующих изменений поперечного сечения таким образом, чтобы получить соответствующие свободные зоны (34); при этом расположенные сбоку от топливных элементов (12) зоны (34) сообщаются друг с другом с образованием имеющих вид матрицы свободных пространств (36), расположенных горизонтальных слоями.
36. Реактор по п.35, в котором топливные элементы (12) имеют первые нижние зоны (34а), расположенные непосредственно над соответствующими активными частями (13) и образующие пространство (36а) гидравлической связи от места выхода первичного теплоносителя (F) из активной зоны (4) до каналов (35) подачи, соединенных с циркуляционными насосами (9) для первичного теплоносителя.
37. Реактор по п.35 или 36, в котором топливные элементы (12) имеют зоны (34b, 34с), расположенные на свободной поверхности первичного теплоносителя (F) в корпусе (2), и/или зоны (34d), расположенные на расстоянии друг от друга по оси (А) над свободной поверхностью первичного теплоносителя и занятые газом, которые образуют расположенные слоями газовые пространства (36), обеспечивающие связь между элементами.
38. Реактор по п.1, в котором комплект топливных элементов (12) снабжен системой (50) обработки газа, которая содержит множество расположенных слоями пространств (36), созданных на заранее заданных уровнях вдоль топливных элементов (12), и в которой циркулирует газ (G), и вокруг комплекта топливных элементов (12) расположены теплообменники, циркуляционные устройства и/или фильтрационные устройства (85-87), воздействующие на газ, имеющие гидравлическую связь с расположенными слоями пространствами (36) и размещенные внутри соответствующих верхних частей экранирующих элементов (84).
39. Реактор по п.1, в котором каждый топливный элемент (12) образован двумя или более секциями (96), собранными последовательно в направлении вдоль оси (А) при помощи разблокируемых соединений (97) таким образом, чтобы отдельные секции можно было отделить друг от друга для извлечения и повторного использования или утилизации.