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 кольцевым сварным швом верхнюю обечайку, снабженную фланцем для соединения с крышкой реактора и патрубками для соединения с внешними трубопроводами, обечайку активной зоны (полую цилиндрическую часть на уровне активной зоны реактора) и выпуклое днище. При этом верхняя обечайка состоит из верхнего фланца, соединенного кольцевым сварным швом с цилиндрической частью, в отверстия которой установлены и приварены патрубки. 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 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 обечайку с патрубками и фланцем, обечайку активной зоны и выпуклое днище, причем снабжен дополнительной обечайкой с патрубками, размещенной под обечайкой с патрубками и фланцем, и выполнен с тремя кольцевыми сварными швами, первый из которых расположен между дополнительной обечайкой с патрубками и обечайкой с патрубками и фланцем, второй - между дополнительной обечайкой с патрубками и обечайкой активной зоны и третий - между обечайкой активной зоны и днищем.
Технический результат также достигается тем, что дополнительная обечайка с патрубками дополнительно снабжена опорным кольцом, размещенным в нижней ее части; выпуклое днище в верхней части дополнительно снабжено цилиндрическим кольцом; обечайка с патрубками и фланцем, дополнительная обечайка с патрубками, 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 - обечайка с патрубками и фланцем;
4 - 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 - опорное кольцо;
11 - цилиндрическое кольцо днища;
12 - активная зона реактора;
13 - покрытие внутренней поверхности корпуса.
Основные части корпуса реактора по полезной модели изготавливают из хромоникельмолибденовой стали типа 15Х2МНФА. Дополнительную обечайку (1) с патрубками (2) и опорным кольцом (10), а также обечайку (3) с патрубками (2) и фланцем (4) изготавливают цельными без сварных швов из слитка массой 200-350 тонн ковкой, раскаткой в цилиндр с последующей отбортовкой патрубков. Цилиндрическую обечайку (5) активной зоны (12) изготавливают цельной из слитка массой 200-350 тонн выдавливанием центра слитка с последующей раскаткой, а выпуклое днище (6) с цилиндрическим кольцом (11) - цельным из слитка ковкой и последующей штамповкой. На дополнительной обечайке (1) с патрубками выполняют опорное кольцо (10) для позиционирования корпуса. Для соединения обечайки (3) с фланцем и крышки реактора (не показано) во фланце (4) выполняют отверстия с резьбой для установки крепежа в виде шпилек. После изготовления основные части корпуса реактора последовательно сваривают кольцевыми сварными швами, причем первый сварной шов (7) соединяет дополнительную обечайку (3) с патрубками и фланцем и дополнительную обечайку (1) с патрубками, второй шов - дополнительную обечайку (1) с патрубками и обечайку (5) активной зоны (12), а третий шов - обечайку (5) активной зоны и днище (6), в том числе в области его цилиндрической части (11).
Полученный корпус реактора по полезной модели не имеет сварного шва в области активной зоны (12), 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 с опорным кольцом (10) 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.