Ядерная энергетическая установка

Полезная модель относится к ядерной технике и может быть использована в установках с реакторами на быстрых нейтронах, охлаждаемых тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями.

Предложено участок отвода теплоносителя из трубы постоянного напора в полость реакторного блока выполнить в виде тела вращения, образованного верхней частью тора, закрепленного на выемной части главного циркуляционного насоса выше выходного участка трубы постоянного напора, который выполнен в виде диффузора. Технический результат - исключение разбрызгивания кольцевого потока теплоносителя в корпусе реактора. В итоге, увеличивается ресурс работы насоса, повышается его надежность и КПД. 1 с., 1 з.п. ф-лы, 2 илл.

Полезная модель относится к ядерной технике и может быть использована в установках с реакторами на быстрых нейтронах, охлаждаемых тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями.

Известна ядерная энергетическая установка, содержащая реактор с жидкометаллическим свинцовым и свинец-висмутовым теплоносителем с расположенными под свободным уровнем теплоносителя активной зоной, парогенераторами, главными циркуляционными насосами с трубами постоянного напора, а также системой защитного газа (см. «Белая книга ядерной энергетики»/ под общей редакцией проф. Е.О.Адамова/ М. Издательство ГУП НИКИЭТ,2001,стр.180, стр.191). Отсутствует устройство плавного поворота потока теплоносителя.

Принимаем ее за прототип.

Недостатком данного технического решения применительно к ядерным энергетическим установкам с реакторами на быстрых нейтронах, охлаждаемых тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями, является разбрызгивание кольцевого потока теплоносителя при его движении вверх, повороте на 180° и падении вниз на свободный уровень свинца, попадание капель свинца в зазор между валом и корпусом насоса с застыванием их и увеличение момента сопротивления вала насоса, уменьшение его КПД, обусловленное несовершенством отвода потока из насоса, а также возможный эрозионный износ внутренних элементов под воздействием неорганизованного потока свинца, выходящего из трубы постоянного напора. Все это снижает ресурс работы насоса, его надежность и КПД.

Задача, решаемая полезной моделью - увеличение ресурса работы насоса, повышение его надежности и КПД.

Технический результат - исключение разбрызгивания кольцевого потока теплоносителя в корпусе реактора при его движении вверх, повороте на 180° и падении вниз на свободный уровень свинца в реакторе, попадания капель свинца в зазор между валом и крышкой реактора с застыванием капель и увеличения момента сопротивления вала насоса, уменьшения его КПД, обусловленное несовершенством отвода потока из насоса, а также возможного эрозионного износа внутренних элементов реактора под воздействием неорганизованного потока свинца, выходящего из трубы постоянного напора.

Этот технический результат достигается тем, что в ядерной энергетической установке, содержащей реактор с жидкометаллическим свинцовым или свинец-висмутовым теплоносителем с размещенной под свободным уровнем теплоносителя активной зоной, парогенераторами, главными циркуляционными насосами с трубами постоянного напора, а также системой защитного газа, участок отвода теплоносителя из трубы постоянного напора в полость реакторного блока выполнен в виде тела вращения, образованного верхней частью тора, закрепленного на выемной части главного циркуляционного насоса выше выходного участка трубы постоянного напора, а выходной участок трубы постоянного напора выполнен в виде диффузора; при этом на валу главного циркуляционного насоса в районе диффузора трубы постоянного напора установлена втулка-отбойник с внешней нижней конической или радиальной поверхностью.

Исключить разбрызгивание жидкометаллического теплоносителя в газовой полости реакторного блока и поступление капель свинца в кольцевой зазор между валом насоса и крышкой реактора.

На фиг.1 представлена схема ядерной энергетической установки, реализующей предлагаемое техническое решение, на фиг 2. - конструктивная схема участка реакторного блока в районе участка отвода теплоносителя из трубы постоянного напора в полость реакторного блока. В ядерном реакторе 1 со свинцовым или свинец - висмутовым теплоносителем, с размещенными под свободным уровнем 2 теплоносителя, активной зоной 3, парогенераторами 4, главными циркуляционными насосами 5 с трубами 6 постоянного напора, выше свободного уровня расположена газовая полость 7 реакторного блока. Выходной участок трубы 6 постоянного напора выполнен в виде диффузора 8. На выемной части 9 главного циркуляционного насоса 5 (выше диффузора 8) закреплена кольцевая камера 10 в виде тела вращения, образованного верхней частью тора. На валу 11 главного циркуляционного насоса 5 в районе диффузора 8 трубы 6 постоянного напора установлена втулка-отбойник 11 с внешней конической или радиальной поверхностью.

Работа ядерной энергетической установки осуществляется следующим образом. Жидкометаллический теплоноситель, нагретый в активной зоне 3, поступает в парогенератор 4, где отдает тепло воде и пару рабочего тела и поступает в главный циркуляционный насос 5 осевого типа с трубой 6 постоянного напора. В проточной части насоса механическая энергия 5 вращения вала передается потоку жидкометаллического теплоносителя, поднимающемуся вверх по трубе 6 постоянного напора. В выходном участке трубы 6, в диффузоре 8, кинетическая энергия потока преобразуется частично в потенциальную энергию. В режимах работы насоса с подъемом потока свинца на выходе из диффузора его движение вверх и разбрызгивание в газовой полости 7 ограничивается стенкой кольцевой камеры 10, поток поворачивается на 180° и падает на свободный уровень 2 жидкометаллического теплоносителя. Отклонение кольцевой части потока теплоносителя вблизи вала насоса и исключение «проскока» ее вверх по валу осуществляется установленной на валу втулкой - отбойником 11. Теплоноситель, выходящий из участка отвода главного циркуляционного насоса падает на свободную поверхность теплоносителя в напорном коллекторе насосов и далее поступает на вход в активную зону реактора.

Применение предлагаемого технического решения позволить следующее:

- увеличить КПД главных циркуляционных насосов и ядерной энергетической установки в целом;

- увеличить ресурс главных циркуляционных насосов и внутриреакторных элементов за счет уменьшения и исключения эрозионного износа неорганизованного потока свинца в отводящем участке насосов.

1. Ядерная энергетическая установка, содержащая реактор с жидкометаллическим свинцовым или свинец-висмутовым теплоносителем с размещенной под свободным уровнем активной зоной, парогенераторами, главными циркуляционными насосами с трубами постоянного напора, а также системой защитного газа, отличающаяся тем, что участок отвода теплоносителя из трубы постоянного напора в полость реакторного блока выполнен в виде тела вращения, образованного верхней частью тора, закрепленного на выемной части главного циркуляционного насоса выше выходного участка трубы постоянного напора, который выполнен в виде диффузора.

2. Ядерная энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что на валу главного циркуляционного насоса в районе диффузора трубы постоянного напора установлена втулка-отбойник с внешней нижней конической или радиальной поверхностью.