Корпус реактора

Авторы патента:

G21C13 - Резервуары высокого давления; противоаварийные оболочки к ним; герметизация вообще (для химических и физических процессов B01J 3/00; резервуары высокого давления вообще F16J 12/00)

Полезная модель относится к области ядерных реакторов, корпуса которых выполнены из металла, и может найти применение при изготовлении корпуса энергетического реактора водоводяного типа (ВВЭР). Задачей и техническим результатом полезной модели является уменьшение нейтронной нагрузки на сварные швы и повышение надежности реактора в патрубковой зоне, а также обеспечение возможности повышение мощности реактора, снижение затрат на изготовление корпуса, уменьшение металлоемкости корпуса. Технический результат достигается тем, что корпус реактора включает верхний фланец, верхнюю обечайку с патрубками, обечайку активной зоны и выпуклое днище, причем снабжен дополнительной обечайкой с патрубками, размещенной под верхней обечайкой с патрубками, и выполнен с четырьмя кольцевыми сварными швами, первый из которых расположен между верхним фланцем и верхней обечайкой с патрубками, второй - между верхней обечайкой с патрубками и дополнительной обечайкой с патрубками, третий - между дополнительной обечайкой с патрубками и обечайкой активной зоны и четвертый - между обечайкой активной зоны и днищем. 1 фиг.

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 верхний фланец, верхнюю обечайку с патрубками, обечайку активной зоны и выпуклое днище, причем снабжен дополнительной обечайкой с патрубками, размещенной под верхней обечайкой с патрубками, и выполнен с четырьмя кольцевыми сварными швами, первый из которых расположен между верхним фланцем и верхней обечайкой с патрубками, второй - между верхней обечайкой с патрубками и дополнительной обечайкой с патрубками, третий - между дополнительной обечайкой с патрубками и обечайкой активной зоны и четвертый - между обечайкой активной зоны и днищем.

Технический результат также достигается тем, что корпус снабжен опорным кольцом, размещенным в нижней части дополнительной обечайки с патрубками или в верхней части обечайки активной зоны; выпуклое днище в верхней части дополнительно снабжено цилиндрическим кольцом; верхний фланец, верхняя обечайка с патрубками, 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 - верхняя обечайка с 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 - опорное кольцо;

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) и опорным кольцом (11), верхнюю обечайку (3) с патрубками (2), изготавливают цельными без сварных швов из слитка ковкой, раскаткой в цилиндр с последующей отбортовкой патрубков. Верхний фланец (4) 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. Дополнительную обечайку (1) с патрубками выполняют с опорным кольцом (11), выполненным в ее нижней части для позиционирования корпуса реактора. Опорное кольцо (11) может быть выполнено в верхней части обечайки (5) активной зоны (не показано).

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 верхним фланцем (4) и верхней обечайкой (3) с патрубками, второй - между верхней обечайкой (3) с патрубками и дополнительной обечайкой (1) с патрубками, третий - между дополнительной обечайкой (1) с патрубками и обечайкой (5) активной зоны и четвертый - 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 с опорным кольцом (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.

1. Корпус реактора, включающий верхний фланец, верхнюю обечайку с патрубками, обечайку активной зоны и выпуклое днище, отличающийся тем, что снабжен дополнительной обечайкой с патрубками, размещенной под верхней обечайкой с патрубками, и выполнен с четырьмя кольцевыми сварными швами, первый из которых расположен между верхним фланцем и верхней обечайкой с патрубками, второй - между верхней обечайкой с патрубками и дополнительной обечайкой с патрубками, третий - между дополнительной обечайкой с патрубками и обечайкой активной зоны и четвертый - между обечайкой активной зоны и днищем.

2. Корпус по п.1, отличающийся тем, что корпус снабжен опорным кольцом, размещенным в нижней части дополнительной обечайки с патрубками или в верхней части обечайки активной зоны.

3. Корпус по п.1, отличающийся тем, что выпуклое днище в верхней части дополнительно снабжено цилиндрическим кольцом.

4. Корпус по п.1, отличающийся тем, что верхний фланец, верхняя обечайка с патрубками, дополнительная обечайка с патрубками, обечайка активной зоны и днище выполнены цельными без сварных швов.