СИСТЕМА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ТЕРМОЯДЕРНОГО РЕАКТОРА

Авторы: Безносов А.В.
СИСТЕМА. ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ТЕРМОЯДЕРНОГО
Предлагаемое решение относится к ядерной технике и может быть применено в термоядерных реакторных установках.
Известно техническое решение термоядерной электрической установки, содержащее контур охлаждения бланкета жидким металлом - сплавом на основе свинца /1/.
Известна система преобразования энергии опытного термоядерного реактора (ОТР) с трубчатым жидкометалличееКИМ трактом охлаждения /2/.
Недостатком данных технических решений является необходимость в специальной системе разогрева и поддержания жидкометаллического теплоносителя в расплавленном состоянии, а также необходимость в отдельной пароперегревательной секции парогенератора, что снижает эффективность установки в целом.
Выбранная в качестве прототипа система преобразования энергии термоядерного реактора /3/ содержит бланкет с каналами охлаждения жидкометалличееКИМ теплоносителем, напорную и сливную аккумулирующие емкости, экономайзерную, испарительную и пароперегревательную секции парогенератора с
.  у /ZO
МКл.б: G21B1/00 Фарафонов А.В. Бутов А.А.
РЕАКТОРА.
каналами рабочего тела, выходной и напорный коллекторы.
Недостатком данного технического решения является усложнение конструкции вследствии наличия в бланкете специальной системы разогрева и поддержания жидкометаллического теплоносителя в расплавленном состоянии во всех режимах, включая стояночные и аварийные, а также необходимость в отдельной пароперегревательной секции парогенератора.
Задачей является упрощение конструкции системы преобразования энергии термоядерного реактора.
Технический результат заключается в уменьшении площади теплопередающей поверхности парогенератора. Этот технический результат достигается за счет того, что в системе преобразования энергии термоядерного реактора, содержащей бланкет с каналами охлаждения жидкометаллическим теплоносителем, напорную и сливную аккумулирующие емкости, экономайзерную, испарительную и пароперегревательную секцр1и парогенератора с каналами рабочего тела, выходной и напорный коллекторы, одна из секций парогенератора выполнена в виде центральных трубок, коаксиально расположенных в каналах охлаждения бланкета жидкометаллическим теплоносителем, объединенных в коллекторы, один из которых связан с каналами рабочего тела в парогенераторе, а другой - с паровой турбиной, причем к коллекторам подключены трубопроводы подвода-отвода пара или воды от постороннего источника.
Вокруг тороидальной камеры 1 бланкета термоядерного реактора размещены каналы 2 охлаждения жидкометаллическим теплоносителем (эвтектический сплав свинец-литий, литий, свинец), подключенные к выходному (горячему) коллектору 3. Последний связан трубопроводом с напорной аккумулирующей емкостью 4, выходной патрубок которой соединен с парогенератором 5. Последний посредством трубопровода сообщен со сливной аккумулирующей емкостью 6 с размещенным в ней главным циркуляционным насосом 7, напорный патрубок которого подключен к напорному (холодному) коллектору 8. В каналах охлаждения бланкета коаксиально размещены трубки 9 одной из секций парогенератора, в данном случае пароперегревательной, объединенные в коллекторы 10,11. К последним посредством штуцеров подключены трубопроводы подвода 12 и отвода 13 пара или воды от постороннего источника.
Работа системы осуществляется следующим образом. До заполнения контура жидкометаллическим теплоносителем производится подача пара или воды от постороннего источника через трубопровод 12 и отвод его через трубопровод 13 и происходит разогрев каналов бланкета и, при необходимости, парогенератора 5 до температуры на 30-50 °С выше температуры плавления жидкометаллического теплоносителя, после чего осуществляется заполнение контура теплоносителем.
В процессе ввода установки в работу по прямому назначению насыщенный пар из парогенератора 5 поступает в коллектор 10 и далее в трубки 9, где
перегревается от жидкометаллического теплоносителя, проходящего в кольцевом зазоре и через коллектор 11 поступает на турбину при соответствующем по времени перекрытии арматуры на трубопроводах 12, 13 подводаотвода пара или воды от постороннего источника. При выводе установки в стояночный режрхм и прекращении реакции термоядерного синтеза через трубопроводы 12, 13 вновь пропускается пар или вода от постороннего источника на обогрев каналов 2 бланкета и, при необходимости, парогенератора 5.
Влиянием воздействия ионизирующего излучения (потока нейтронов) при работе реактора на пар можно пренебречь, так как наведенная кислородная активность спадает достаточно быстро и не скажется на обслуживании контура рабочего тела, а примесная активность в паре практически отсутствует.
Предлагаемое техническое решение дает следующие положительные эффекты:
1.В составе бланкета не требуется размещать специальную систему разогрева и поддержания жидкометаллического теплоносителя в расплавленном состоянии, что уменьшает габариты бланкета и упрощает его коне трукцию.
2.Осуществляется нагрев только тех участков (каналов жидкометаллического теплоносителя), которых требуется, что уменьщает мощность системы обогрева.
3.Упрощается конструкция и уменьшается площадь теплопередающей поверхности парогенератора.
сопротивления потоку жидкометаллического теплоносителя по сравнению с движением в трубе при тех же массовых расходах.
5. При размещении в бланкете топливных сборок или сборок для трансмутации долгоживущих радионуклидов, паровые трубки 9 в каналах 2 бланкета могут использоваться для снятия тепла остаточных тепловыделений в сборках, в том числе и при таких аварийных режимах, как прекращение циркуляции жидкометаллического теплоносителя через бланкет при соответствующей компоновке контура теплоносителя.
Л-- / /  L .  .
Источники информации:
1.В.А.Глухих и др. Магнитная гидродинамика в ядерной энергетике. М, Энергоатомиздат, 1987, стр.238-248.
2.Е.В.Муравьев и др. Жидкометалличеекое охлаждение гибридного реактора токамака. Вант серия Термоядерный синтез , 1985 г. Вып. 4, стр. 24-2 9.
3.Патент РФ N 2043666, G21B1/00, 1995 г. прототип.
.
.- :еин/,г,5 ,-:;
НО Hyli: КГТу  rieT xb-f-ffctJ в, г.
АвторьД: Безносов А.В. V, Фарафонов А.В  Бу-тов А.А.