Стартовая >> Архив >> Генерация >> Реакторы-размножители на быстрых нейтронах

Основное оборудование натриевых контуров - Реакторы-размножители на быстрых нейтронах

Оглавление
Реакторы-размножители на быстрых нейтронах
Воспроизводство и роль быстрых реакторов-размножителей
Физические принципы воспроизводства
Роль воспроизводства в оценках энергетических ресурсов
Программы исследования быстрых реакторов
Принципы конструирования
Механическая конструкция и система теплопередачи
Выбор материалов и параметров активной зоны
Экономический анализ
Обращение с топливом
Выгорание топлива
Уравнения выгорания
Время удвоения
Численные результаты анализа топливного цикла реактора с жидкометаллическим теплоносителем
Конструкции твэла и сборки
Перестройка топлива
Выделение газа из топлива и длина газовой полости
Критерий повреждаемости и анализ прочности твэла
Конструкция тепловыделяющей сборки
Другие сборки
Поведение совокупности сборок
Факторы перегрева
Материалы активной зоны
Топливо на основе урана
Топливо, содержащее торий
Общее сравнение топлива
Оболочка и чехол
Материалы оболочки
Теплоноситель
Совместимость с оболочкой
Сравнение различных теплоносителей
Органы управления
Основное оборудование теплоотводящих контуров реакторов
Регулирование параметров технологической схемы АЭС
Основное оборудование натриевых контуров
Натриевые насосы
Парогенераторы
Нейтронная защита
Защита оборудования теплоотводящих контуров в реакторе петлевого типа
Система транспортировки тепловыделяющих сборок
Измерительные системы
Контроль герметичности оболочек твэлов, течей
Вспомогательные системы
Общие вопросы безопасности реакторов БН
Многоступенчатая защита как концепция безопасности
Развитие методов исследования аварийных режимов
Оценка риска и методы исследования аварийных режимов
Контролируемые переходные процессы
ффективность системы аварийной защиты АЭС
Некоторые параметры, характеризующие состояние реактора в аварийных режимах
Вопросы надежности
Надежность системы аварийного расхолаживания реактора
Распространение локальных повреждений твэлов
Переходные процессы в объеме активной зоны
Другие аварийные режимы
Неконтролируемые аварийные режимы
Уравнения сохранения
Аварийные режимы с повышением мощности реактора
Разрушение твэлов
Прочие факторы
Аварийный режим с ухудшением условий теплоотвода
Неконтролируемый аварийный режим, связанный с прекращением циркуляции теплоносителя
Нарушение герметичности трубопроводов
Переходная стадия
Переходная стадия - расчет
Разрушение активной зоны
Защитная оболочка
Процесс расширения топлива
Взаимодействие расплавленного топлива с теплоносителем
Взрыв паров
Деформация элементов конструкции реактора
Охлаждение реактора после аварии
Аварийная разгерметизация бака реактора
Натриевые пожары
Конструкции защитных оболочек и локализующих систем
Конструкция быстрых реакторов с газовым охлаждением
Системы реактора
Конструкция активной зоны
Конструкция твэла
Безопасность газоохлаждаемых быстрых реакторов
Контролируемые аварии
Неконтролируемые аварии
Защитное окружение быстрых реакторов с газовым охлаждением
Сравнение гомогенного и гетерогенного проектных вариантов быстрого реактора CRBRP
Ядерная энергетика и быстрые реакторы

А. КОРПУС РЕАКТОРА И БАК ПЕРВОГО КОНТУРА

На рис. 12.5 приведена схема реактора петлевого типа SNR-300. Корпус реактора представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд со сферическим днищем. Корпус подвешен в верхней части к несущему кольцу. Тепловыделяющие сборки своими нижними хвостовиками устанавливаются в напорную камеру (напорный коллектор).
Схема реактора петлевого типа
Рис. 12.5. Схема реактора петлевого типа SNR-300:
1 — внутриреакторное хранилище ТВС; 2 активная зона, 3 — первичная защита; 4 — выход натрия, 5 — газовая подушка; 6 — контрольный канал; 7 — опорное кольцо бака реактора; 8 — каналы перегрузки ТВС (внутри реактора); 9 — приводы органов СУЗ, 10 — поворотные пробки; 11— канал транспортировки ТВС (выгрузка и загрузка в реактор), 12 — вход натрия, 13 — плита под уровнем натрия; 14 — пластина для крепления датчиков контроля, 15 — страховочный кожух; 16 — стенка Сака реактора; 17 — внутренний страховочный кожух; 18 — обечайка активной зоны; 19 — верхняя плита напорного коллектора, 20 — направляющие пластины; 21 — напорный коллектор

В реакторе SNR-300 напорная камера подсоединена к внутриреакторному защитному кожуху, который в свою очередь опирается на днище корпуса. В других реакторах, например в CRBRP, напорная камера установлена на кольцевой опоре, которая крепится к стенкам бака. В реакторах SNR-300 и CRBRP на напорном коллекторе установлена обечайка, окружающая активную зону и отделяющая поток теплоносителя через активную зону и радиальную защиту от натрия в объеме бака. С внешней стороны к этой обечайке прилегает внутриреакторное хранилище отработавших сборок. Поступающий в реактор натрий подается в напорную камеру, проходит через тепловыделяющие сборки и поступает в верхний коллектор.
Снаружи бак реактора окружен страховочным кожухом, предотвращающим утечку натрия в случае разгерметизации бака. Натриевые трубопроводы первого контура подсоединяются к баку реактора выше страховочного кожуха, так что в случае течи трубопроводов исключается возможность опорожнения бака реактора. В реакторе SNR-300 напорные трубопроводы вводятся в бак реактора в верхней части и опускаются к напорному коллектору. В других реакторах, например в FFTF и CRBRP, напорные натриевые трубопроводы располагаются в пространстве между баком реактора и страховочным кожухом и подсоединяются к баку реактора в области днища. В реакторе CRBRP входные и выходные трубопроводы выполняются из нержавеющей стали, имеют диаметр соответственно 0,6 и 0,9 м и толщину стенок 13 мм.
Над уровнем натрия в баке имеется газовая полость (газовая подушка), отделяющая натрий от верхней крышки бака. Через верхнюю крышку проходят приводы органов СУЗ и каналы для перегрузки тепловыделяющих сборок. В крышке монтируются поворотные пробки с механизмами перегрузки топлива.
На рис. 12.6 приведена схема реактора бакового типа «Супер-Феникс». При рассмотрении такой сложной и громоздкой конструкции возникают вопросы: как крепится бак реактора и основное оборудование, как разделяются потоки горячего и холодного натрия (особенно в области промежуточного теплообменника), какова конструкция верхней крышки бака, каким образом она крепится и защищается от воздействия высоких температур?
Поскольку эти вопросы решаются в разных случаях по-разному, целесообразно проанализировать конструкцию определенного реактора, например «Супер-Феникса» — промышленного реактора с жидкометаллическим теплоносителем большой мощности.
Бак первого контура реактора «Супер-Феникс» имеет высоту 19,5 м и диаметр 21 м; толщина стенки около 50 мм, материал — нержавеющая сталь. Бак подвешен к верхней плите, выполняющей одновременно функцию защиты.
Более подробно устройство бака показано на рис. 12.7. В целях предотвращения утечки натрия из первого контура в случае аварийной разгерметизации бака предусмотрен страховочный кожух. Температура стенок бака не должна превышать температуры натрия на входе в активную зону; для этого с внутренней стороны бака имеется тепловой экран, и в кольцевой зазор между экраном и стенкой бака подается часть потока «холодного» натрия, взятого из напорной камеры.
Потоки холодного и горячего теплоносителя внутри бака разделяются многослойной обечайкой, которая имеет сложную конфигурацию и служит тепловым барьером. Одними из важнейших узлов конструкции бака первого контура являются гнезда для установки насосов первого контура и промежуточных теплообменников, которые крепятся к верхней защитной плите. Температура по высоте теплообменника изменяется значительно: от комнатной температуры в верхней части теплообменника над защитной плитой до высокой температуры натрия в баке реактора. В связи с этим осевые перемещения, вызванные температурным расширением промежуточного теплообменника в месте его прохода через многослойную обечайку, составляют 50—70 мм. Для компенсации этих перемещений предусмотрено газожидкостное уплотнение, показанное на рис. 12.8. Циркуляционные насосы первого контура устанавливаются в специальные кессоны, которые закреплены на верхней крышке бака и погружены в холодный натрий, поэтому необходимость в специальных уплотнительных устройствах отсутствует. Однако существует проблема соединения напорного трубопровода циркуляционного насоса с коллектором. Кроме того, для компенсации разницы температурных расширений верхней плиты и корпуса насоса необходимо гибкое устройство, допускающее взаимные отклонения элементов до 50 мм в радиальном и до 100 мм в осевом направлении.
Одним из наиболее сложных узлов реактора бакового типа является верхняя защитная плита (крышка бака). На рис. 12.9 показано устройство верхней плиты, представляющей собой стальной каркас, заполненный бетоном.
Схема реактора бакового типа
Рис. 12. 6. Схема реактора бакового типа «Супер-Феникс»:
1 -активная зона, 2— напорный коллектор; 3 — зона холодного натрия; 4 — промежуточный теплообменник; 5 — зона горячего натрия, 6 — газовая подушка; 7 — насос первого контура; 8 — устройство для удержания расплавленною топлива, 9—ячейка для измерения нейтронного потока; 10- контур аварийного расхолаживания, 11 — внутрибаковая перегородка — тепловой барьер; 12 — тепловые экраны основного бака; 13 — верхняя защитная плита (крышка бака); 14 — контрольный канал: 15 — большая поворотная пробка; 16 — малая поворотная пробка; 17 — приводы органов СУЗ; 18 — механизм перегрузки ТВС; 19 — система охлаждения крышки бака: 20 — сборки боковой нейтронной защиты, 21 — бак первого контура; 22 — страховочный кожух

Плита, к которой подвешен бак реактора, опирается на стенки бетонной шахты. На защитной плите, кроме того, устанавливаются насосы первого контура, промежуточные теплообменники, приводы органов СУЗ и оборудование системы перегрузки сборок. Конструкция плиты должна обеспечивать герметичность в случае ее деформации, вызванной последствиями аварийного разрушения активной зоны. Как и в реакторах петлевого типа, верхняя плита отделена от натрия первого контура защитным слоем газа. Для обеспечения нормального температурного режима крышки бака необходимо теплоизоляционное покрытие с внутренней стороны крышки и охлаждение крышки специальной системой.
Рис. 12. 9 Элемент верхней защитной плиты бака реактора «Супер-Феникс»:
1 — отверстие для установки промежуточного теплообменника или насоса; 2 — стальное покрытие, 3 — кольцевые элементы конструкции плиты, 4 — радиальные ребра


Рис. 12.7. Конструкция бака первого контура реактора «Супер-Феникс»: 1 — активная зона, 2 — внутрибаковая перегородка — тепловой барьер; 3 — гнездо установки промежуточного теплообменника; 4 — тепловые экраны, 5 — тепловая изоляция крышки бака, 6 — страховочный кожух, 7 — экранирующая обечайка; 8 — стенка бака первою контура, 9 — верхняя защитная плита (крышка бака)

Рис. 12. 8. Узел уплотнения в области прохода корпуса промежуточного теплообменника через внутрибаковую перегородку реактора «Супер-Феникс»:
1 — изменение зазора (50—70 мм) при увеличении температуры от начального до рабочего значения; 2 — уровень натрия на холодном участке; 3 - уровень натрия на горячем участке: 4 — газовый «демпфер», 5 — поток натрия первого контура

На реакторе «Супер-Феникс» теплоизоляция верхней плиты составлена из стальных листов, чередующихся со слоями фольги (такое же покрытие имеется на стенках бетонной шахты реактора).



 
« Расчетная обеспеченность работы гидроэлектростанции   Режим системы охлаждения генераторов на теплофикационных энергоблоках 250 МВт »
электрические сети