Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
БЕЗОПАСНАЯ ЯДЕРНАЯ УСТАНОВКА
БЕЗОПАСНАЯ ЯДЕРНАЯ УСТАНОВКА

БЕЗОПАСНАЯ ЯДЕРНАЯ УСТАНОВКА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к ядерной энергетике, к безопасным ядерным энергетическим установкам с водой под давлением. Сущность изобретения: безопасная ядерная установка включает по крайней мере один ядерный реактор с водой под давлением, содержащий расположенную в корпусе реактора активную зону. Корпус реактора расположен внутри дополнительного корпуса давления с зазором, заполненным нейтроннопоглощающей жидкостью. Дополнительный корпус размещен в заполненном нейтроннопоглощающей жидкостью при атмосферном давлении бассейне. Корпус реактора снабжен теплоизоляционным слоем. Реактор снабжен устройством создания давления в нейтроннопоглощающей жидкости, находящейся в зазоре между корпусами. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2078384
Класс(ы) патента: G21C15/18, G21C13/00
Номер заявки: 4614945/25
Дата подачи заявки: 14.09.1989
Дата публикации: 27.04.1997
Заявитель(и): Ансальдо С.п.А. (IT)
Автор(ы): Лучано Чинотти[IT]
Патентообладатель(и): Ансальдо С.п.А. (IT)
Описание изобретения: Изобретение относится к безопасности ядерной установки с использованием воды под давлением (ВВР).
В канадском патенте N 1070860 описана ядерная установка, содержащая ядерный реактор типа с использованием воды под давлением (ВВР), называемый принципиально безопасным реактором. В соответствии с этим патентом корпус реактора, содержащий активную зону, выполнен из стали и с внешней стороны изолирован. Корпус реактора, в верхнюю и нижнюю часть которого встроены системы гидрозатворов, погружен в бассейн с водой, имеющий собственный корпус. Корпус реактора имеет в верхней части выходной патрубок для воды, которая проходит через активную зону, нагревается и с помощью соответствующей подающей трубы выводится из бассейна к теплообменнику. Из теплообменника вода подается обратно по соответствующей возвратной трубе к впускному патрубку, расположенному под активной зоной в корпусе реактора. На возвратной трубе первого контура устанавливается циркуляционный насос. Активная зона реактора, два патрубка, подающая труба и возвратная труба с установленным на ней циркуляционным насосом, а также теплообменник образуют первый контур реактора.
В вышеупомянутом канадском патенте принципиальная безопасность обеспечивается тем, что вода в бассейне находится под давлением и предусмотрено устройство соединения, которое в случае аварии обеспечивает свободное протекание воды из бассейна в нижний патрубок с одной стороны, а также устройство соединения, которое обеспечивает свободное протекание воды из верхнего патрубка в бассейн с другой стороны. Возможная авария может выражаться в том, что если откажет насос первого контура, то это приведет к увеличению температуры внутри реактора.
Устройство соединения нижнего патрубка с водой в бассейне представляет собой уплотнение по воздуху или даже открытую трубу, в которую при нормальных рабочих условиях поток не поступает благодаря соответствующему подбору давлений, что объяснено ниже. Устройство соединения верхнего патрубка с водой в бассейне представляет собой колокол газа или сжатого пара, установленный в верхней части сравнительно высокой камеры, также наполненной газом или паром. Высота указанной камеры должна быть такой, чтобы соответствующий уровень жидкости, содержащейся в бассейне, обеспечивая давление, равное падению давления воды, циркулирующей в контуре реактора. Таким образом, нижний патрубок реактора и окружающая вода в бассейне оказываются под одним и тем же давлением, т.е. отсутствует перепад давления между двумя объемами: несмотря на тот факт, что эти два объема свободно сообщаются, уровень потока жидкости между ними равен нулю, поскольку жидкости в них находятся под одним и тем же давлением.
В случае отказа циркуляционного насоса падение давления между нижним и верхним патрубками исчезает, давление в верхнем патрубке увеличивается и вода из реактора выталкивается в наполненную газом камеру, а из нее в бассейн. Одновременно вода из бассейна попадает в нижний патрубок и из него поступает в область активной зоны. Вода из реактора оказывается, таким образом, замещенной водой из бассейна, которая холоднее, выше уже указывалось, что корпус реактора изолирован. В дополнение к этому вода в бассейне содержит бор таким образом, что, попадая в активную зону реактора, она постепенно останавливает ход реакции.
Объем воды, находящейся в бассейне, сравнительно большой, что обеспечивает достаточно большое число часов работы реактора в случае выхода из строя насоса первого контура без перегрева активной зоны выше заранее установленного безопасного уровня.
С чисто технической точки зрения работы принципиально безопасный реактор вышеописанного типа, являющийся предметом защиты по канадскому патенту N 1070860, не является чем то исключительным. Однако этот известный реактор имеет недостаток, заключающийся в том, что в случае использования высокотемпературного реактора его конструкции оказывается слишком сложной. В самом деле, давление жидкости в бассейне должно быть выше чем давление, соответствующее температуре насыщения жидкости, выходящей из области активной зоны, поэтому либо количество воды в бассейне оказывается ограниченным, тогда остановка реактора будет обеспечена, но охлаждение активной зоны достигается только на короткое время, либо количество воды в бассейне будет большим, тогда для обеспечения удержания жидкости под давлением требуется сложная конструкция из железобетона.
Задачей изобретения является преодоление этого недостатка и создание конструкции бассейна со стенками, не рассчитанными на удержание давления. Размеры такого бассейна могут быть увеличены при сравнительно малых материальных затратах, что и было целью изобретения по вышеупомянутому патенту Канады.
Для устранения недостатков, отмеченных выше, решения поставленной технической задачи и достижения технического результата согласно предложенному изобретению в известной безопасной ядерной установке улучшение конструкции заключается в том, что:
дополнительный корпус реактора размещен в бассейне, заполненном нейтроннопоглощающей жидкостью при атмосферном давлении, и снабжен теплоизоляционным слоем, а реактор снабжен устройством создания давления в нейтроннопоглощающей жидкости, находящейся в зазоре между корпусами. Кроме того, устройство создания давления размещено в бассейне, заполненном нейтроннопоглощающей жидкостью, и соединено трубопроводами с зазором между корпусами.
Устройство создания давления выполнено в виде емкости, разделенной на верхнюю и нижнюю полости, сообщающиеся друг с другом, причем верхняя полость теплоизолирована и заполнена горячей водой, а нижняя полость заполнена холодной водой и соединена с трубопроводами;
высота емкости превышает ее диаметр, причем верхняя и нижняя полости разделены воронкообразной перегородкой с отверстием в ее нижней части;
верхняя часть корпуса реактора имеет чашеобразную форму, вогнутость которой обращена вниз;
в нейтроннопоглощающую жидкость бассейна погружен теплообменник, соединенный с помощью впускного и выпускного трубопроводов с вторым теплообменником, установленным выше уровня нейтроннопоглощающей жидкости, причем в качестве вторичного теплоносителя второго теплообменника используют атмосферный воздух;
активная зона размещена на опорной конструкции, в которой выполнены каналы для прохода теплоносителя, имеющие в продольном сечении форму трубки Вентури, шейка которой гидравлически соединена с нижним коллектором и нижней частью зазора между корпусами;
в бассейне с нейтроннопоглощающей жидкостью размещены по крайней мере два ядерных реактора.
В соответствии с предлагаемым изобретением корпус реактора размещен внутри металлического контейнера, предназначенного выдерживать давление, который содержит поглощающую нейтроны жидкость под давлением и имеет все необходимое оборудование для реализации вышеописанного известного технического решения.
Металлический контейнер, находящийся под давлением, в свою очередь погружен в поглощающую нейтроны жидкость, находящуюся при атмосферном давлении в объеме большого бассейна, образованного корпусом из железобетона. Поглощающая нейтроны жидкость как внутри, так и вне объема металлического контейнера под давлением может представлять собой воду с содержанием бора. Поскольку в такой конструкции объема бассейна не находится под давлением, его размеры могут быть увеличены в пределах разумной стоимости и в соответствующем отношении к повышению степени безопасности.
Техническое решение по изобретению предоставляет возможность установки в объеме одного бассейна нескольких реакторных модулей, что обеспечивает большую функциональную гибкость равно как и снижает время, потребное для сооружения всей конструкции, а также ее цену благодаря применению возможностей стандартизации.
На фиг. 1 изображено вертикальное сечение реактора по изобретению, в котором металлический контейнер под давлением, окружающий корпус реактора, показан видимым; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 вертикальное сечение источника давления, используемого с металлическим контейнером, рассчитанным выдерживать давление, который действует также как вспомогательный охладитель; на фиг. 5 предпочтительное воплощение труб, проходящих через решетку активной зоны; на фиг. 6 единый бассейн, в который погружено несколько модульных реакторов.
Безопасная ядерная установка, включающая по крайней мере один ядерный реактор с водой под давлением, изображенный на фиг. 1 6, содержит расположенную в корпусе 1 реактора активную зону 2, размещенную между нижним 3 и верхним 4 коллекторами первичного теплоносителя, гидравлически соединенными с теплообменником 5, при этом корпус реактора 1, в верхнюю и нижнюю часть которого встроены системы гидрозатворов 6, расположен внутри дополнительного корпуса давления 7 с зазором 8, заполненным нейтроннопоглощающей жидкостью 9, дополнительный корпус размещен в бассейне 10, заполненном нейтроннопоглощающей жидкостью 11 при атмосферном давлении, корпус реактора 1 снабжен теплоизоляционным слоем 12, а реактор 1 снабжен устройством создания давления 13 в нейтроннопоглощающей жидкости 9, находящейся в зазоре 8 между корпусами 1 и 7, устройство создания давления 13 размещено в бассейне 10, заполненном нейтроннопоглощающей жидкостью 11 и соединено трубопроводами 14 и 14' зазором 8 между корпусами 1 и 7, причем оно выполнено в виде емкости 15, разделенной на верхнюю и 16 и нижнюю 17 полости, сообщающиеся друг с другом, при этом верхняя полость теплоизолирована изоляцией 18 и заполнена горячей водой 19, а нижняя полость 17 заполнена холодной водой и соединена с трубопроводами 14 и 14'; высота емкости превышает ее диаметр, причем верхняя и нижняя полости 16 и 17 разделены воронкообразной перегородкой 19 с отверстием 20 в ее нижней части, верхняя часть корпуса реактора имеет чашеобразную форму 21, вогнутость которой обращена вниз; в нейтроннопоглощающую жидкость бассейна 10 погружен теплообменник 22, соединенный с помощью впускного 23 и выпускного 23' трубопроводов со вторым теплообменником 24, установленным выше уровня нейтроннопоглощающей жидкости 11, при этом в качестве вторичного теплоносителя второго теплообменника используют атмосферный воздух; активная зона 2 размещена на опорной конструкции, в которой выполнены каналы 25 для прохода теплоносителя, имеющие в продольном сечении форму трубки Вентури, шейка 26 которой гидравлически соединена с нижним коллектором 27 и нижней частью зазора между корпусами, кроме того, в бассейне 10 с нейтроннопоглощающей жидкостью 11 размещены по крайней мере два ядерных реактора.
Устройство, изображенное на фиг. 1 6, работает следующим образом.
Ядерный реактор 1, расположенный в металлическом корпусе 7 под давлением и содержащий активную зону 2, нижний входной коллектор (патрубок) 3 и верхний входной коллектор (патрубок) 4 в предпочтительном воплощении, выполненном с гидрозатвором перекрытием 6 корпуса 1, имеет чашеобразную форму 21, которая образует в объеме корпуса 1 кольцеобразную зону 28 29. Эта зона разделена на две концентрические кольцеобразные полости 28 и 29, одна из которых выполняет роль трубы для верхнего потока для подачи первичной горячей жидкости, прошедшей через активную зону 2 реактора 1, в то время как другая роль трубы для нижнего потока для передачи того же потока жидкости. У верхнего конца полости (трубы) 29 для нижнего потока расположены циркуляционные насосы 30, подающие горячую жидкость в трубу 29 для нижнего потока, внутри которой размещены первичные теплообменники 5.
Вторичная жидкость подается и выводится из первичных теплообменников 5 через изолированные трубы 14, которые проходят через корпус 1 и устойчивый к давлению металлический контейнер 7.
Внешняя стенка корпуса реактора 1 изолирована с помощью покрытия 12 и 12', которое не показано.
Между металлическим контейнером 7 и корпусом реактора 1 образована емкость (шахта) 31, наполненная поглощающей нейтроны жидкостью 9, например борированной водой. В последующей части описания термин "емкость 15" будет использоваться для ссылки независимо на указанную область и на жидкость, содержащуюся в ней. Температура в емкости (шахте) 15 сравнительно ниже, чем температура воды, содержащейся в корпусе реактора 1, что имеет место благодаря изоляции 12 12', покрывающей внешнюю стенку корпуса реактора 1. Более того, внешняя поверхность находящегося под давлением контейнера 7 состоит в контакте с холодной водой не находящегося под давлением корпуса бассейна с жидкостью 11, в который контейнер погружен (фиг. 6).
Нижний конец корпуса реактора 1 пронизан множеством труб 33 для свободного сообщения между нижним коллектором 3 и нижней зоной емкости (шахты) 31. Эти трубы предпочтительно имеют удлиненную форму для образования разделительной граничной поверхности 32 между жидкостью в нижней зоне (емкости) шахты 31 и жидкостью в нижнем коллекторе 3 без активного перемешивания двух жидкостей. Поддержание границы раздела 32 обеспечивается равенством давления, как это имело место в вышеупомянутом патенте Канады и как это будет вновь объяснено ниже.
Второй ряд труб 33' образован между верхним коллектором (патрубком) 4 и верхней частью емкости (шахты) 31. В верхней части трубы 33' ведут в имеющий кольцевую форму колокол 34, а в нижней части в верхнюю часть емкости (шахты) 31. Имеющий кольцевую форму колокол 34 не обязательно проходит по всей периферии корпуса реактора 1. Верхняя часть колокола может содержать газ или пар под давлением или, как это пояснено ниже, граница раздела, проходящая по трубе 14, может быть установлена с помощью труб 33' между горячей жидкостью, содержащейся в корпусе 1, и холодной жидкостью, содержащейся вокруг него в емкости 31, благодаря разнице температур двух жидкостей. Эта граница раздела по трубе 14 может образоваться вместе с границей раздела по разделительной граничной поверхности 32, если скорость подачи циркуляционных насосов 30 такова, что падение давления первичной жидкости при прохождении через активную зону реактора равна разнице статических давлений колонны горячей жидкости, содержащейся в корпусе 1, и колонны холодной жидкости, содержащейся в емкости (шахте) 31, причем высота измеряется между границами раздела 32 и 14.
В соответствии с изобретением создание давления в контейнере 7 достигается с помощью создателя давления, изображенного на фиг. 4. Он состоит из удлиненного корпуса 13, закрытого по концам выпуклыми днищами 35 и 36. Внутренняя воронка 19 проходит вниз и заканчивается вертикальными трубами 37, делящими образователь давления на горячую верхнюю зону 16 и холодную нижнюю зону 17. Горячая зона может быть образована любым удобным образом, например путем использования источника тепла для создания паровой подушки 38. Поскольку устройство создания 13 погружено в холодную воду (жидкость) 11 бассейна, стенка корпуса создателя давления, охватывающая горячую зону 16, снабжена термоизоляцией 18.
Труба 14, выходящая из устройства создания давления 13 непосредственно под горячей зоной 16, соединяет верхнюю часть холодной зоны с верхней областью емкости шахты 31. Вторая нижняя труба 14' соединяет нижнюю часть устройства создания давления 13 с нижней областью емкости (шахты) 31. Трубы 14 и 14' позволяют устройству создания давления действовать также как дополнительный охладитель корпуса реактора, что подробно объясняется ниже. Для этого холодная область 17 может быть снабжена теплообменником 39 жидкость жидкость, погруженным в холодную воду 11 бассейна, образованного корпусом 10 ядерной установки. Целью этого теплообменника является увеличение поверхности теплообмена металлического контейнера устройства создания давления. В случае необходимости теплообменник 22 жидкость жидкость и теплообменник 24 жидкость газ обеспечивают естественное охлаждение бассейна, образованного корпусом ядерной установки, путем отдачи тепла в окружающий воздух. Совершенно очевидно, что и различные находящиеся под давлением контейнеры 7, и создатели давления 13 должны поддерживаться структурными элементами, схематически изображенными на фиг. 4 и 6 и обозначенными ссылочной позицией 40.
На фиг. 5 показана специальная форма каналов 25, проходящих через решетку активной зоны: каждая труба имеет нижнюю сходящуюся часть 27, шейку 26, которая создает эффект Вентури, и верхнюю часть с увеличивающимся поперечным сечением 41. Шейка 26 соединена посредством трубы 42 с нижней зоной емкости (шахты) 31. В этом случае трубы 42 заменяют трубы 33 для осуществления гидравлической связи между холодной нижней зоной емкости (шахты) 31 и горячим нижним входным коллектором 3 через трубы 27. Такая конфигурация, как это поясняется ниже, увеличивает значение перепада давлений в активной зоне при той же разнице давлений статического перепада между холодной колонной и горячей.
Для полноты описания предлагаемого изобретения следует провести различия между нормально горячим первичным контуром и обычно холодной жидкостью, содержащейся в емкости (шахте) 15, поддерживаемой холодной благодаря теплообмену с жидкостью 11, содержащейся в бассейне, образованном корпусом 10 ядерной установки.
Как описывалось, во время нормальной работы системы отсутствует сколько-нибудь заметная циркуляция через обычную циркуляционную схему. Этого удается достигнуть путем взаимосвязи циркуляционных насосов 30 с функцией поддержания границы раздела между холодной водой и горячей в одной из двух труб 33, 33' на постоянном уровне. Выбор трубы, с которой должен быть взаимосвязан насос, зависит от подробного технического рассмотрения как конструкции, так и принципов управления. В нижеследующей части описания будет сделана ссылка на верхние трубы 33', представленные на фиг. 2 в виде двух гидравлически параллельных каналов. Нижние трубы 33 в этом случае используются для компенсации вариаций плотности первичной жидкости, как это пояснено ниже.
В соответствии с предлагаемым изобретением контейнер 7 должен находиться под давлением с помощью системы создания давления, предусмотренной для этой конкретной цели. В соответствии с проиллюстрированным воплощением эта система реализована с помощью устройства создания давления 13, верхняя область которого представляет собой полость с горячей водой, а нижняя область 13 - полость с холодной водой.
Трубы 14 и 14', подсоединенные к находящемуся под давлением контейнеру 7, ведут в холодную область 17 таким образом, что в результате флюктуации плотности жидкости в объеме контейнера 7 холодная вода передается между контейнером 7 и устройство создания давления 13 (фиг. 4), что позволяет избежать термических ударов на различные находящиеся под давлением элементы конструкции. Воронкообразное устройство, обозначенное на фиг. 4 ссылочной позицией 19, обеспечивает охлаждение горячей воды и затем смешивание горячей воды с холодной, находящейся под ней, если уровень горячей воды падает, и таким образом оказывается способным уменьшать температурный градиент внешней стенки устройства создания давления 13 в переходных режимах. Трубы 37 охлаждают горячую воду в переходных режимах в соответствии с падениями уровня.
В предпочтительном воплощении внешнего устройства создания давления 13, гидравлически соединенного с водой в емкости (шахте) 31, скорость потока воды через трубы 14 и 14', должна быть такой, чтобы компенсировать при работе реактора изменения плотности воды в емкости (шахте) 31, а также воды в первом контуре в корпусе реактора 1. Изменение плотности воды в первом контуре, которое может произойти, например, вследствие изменения выходной температуры парогенераторов, что в свою очередь может явиться следствием различных потребностей в паре системы управления, влечет за собой изменение уровня границы раздела II холодных и горячих объемов в трубах 33. Пропускная способность труб 33 должна поэтому быть соответствующим образом подобрана для того, чтобы избежать нежелательного попадания борированной воды в первичный контур во время нормального переходного процесса. Соответствующие дополнительные системы, не являющиеся частью системы безопасности станции, восстановят правильный уровень поверхности раздела II холодных и горячих объемов (например, путем подачи не борированной воды в первичный контур).
В некоторых аварийных переходных процессах, например, в случае, если лопнет труба, скорость и объем переходного теплового процесса могут вызвать изменения в плотности воды в первом контуре, которые не могут быть компенсированы изменением уровня поверхности раздела II горячего и холодного объемов в соединителях труб 33: это повышает степень безопасности, поскольку любое попадание борированной воды в первичный контур ускоряет остановку реактора.
В соответствии с предлагаемым изобретением безопасность реактора обеспечена при всех условиях без какого-либо вмешательства со стороны оператора или автоматических систем. В самом деле, в соответствии с изобретением безопасность реактора обеспечивается подачей борированной воды в емкости 31 в первичный контур каждый раз, когда возникает ощутимый разбаланс между выделяемой мощностью и отводной мощностью, а также в случае остановки циркуляционных насосов.
Отвод остаточного тепла осуществляется при смешивании воды из первого контура с водой в емкости (шахте) 31 и, таким образом, путем передачи тепла в бассейн, образованный корпусом 10 ядерной установки через стенки контейнера 7, трубы 14 и 14' и устройство создания давления 13. В случае, если устройство создания давления имеет по крайней мере две трубы, соединяющие его с контейнером 7 реактора 1, скорость потока естественной циркуляции устанавливается такой, которая может переносить тепло от реактора к холодной части устройства создания давления. Термическая емкость воды в бассейне достаточно велика для того, чтобы поглотить тепло, выделяющееся в течение нескольких дней всеми модулями, не достигая при этом температуры 100oC и таким образом не оказывая давления на стенку 10, окружающую бассейн, наполненный жидкостью 11.
Температура воды в бассейне будет при всех условиях поддерживаться на уровне ниже 100oC путем охлаждения одной или более вторичными схемами, состоящими из каналов, в которых вода циркулирует естественно между горячим источником, представляющим собой водоводяной теплообменник 22, погруженный в бассейн, и холодным источником, представляющим собой водовоздушный теплообменник 24, расположенный вне удерживающей системы на уровне более высоком, чем первый теплообменник. Водовоздушный теплообменник, также действующий под воздействием естественной циркуляции воздуха, может быть типа, который защищается итальянским патентом N 1159163, и первоначально предназначался для теплообмена между жидкими металлами и воздухом.
Предлагаемое решение также обеспечивает возможность охлаждения активной зоны без какого-либо вмешательства со стороны активных систем даже в случае разрушения находящейся под давлением границы независимо от того, произошло это выше или ниже активной зоны реактора.
На первой фазе опустошения два объема холодной воды, расположенные один в верхней части контейнера 7, а другой в нижней части устройства создания давления 13, взаимодействуют для снятия давления с системы и поддержания активной зоны, наполненной холодной водой (по крайней мере один из объемов сработает и вмешается в зависимости от места аварии).
На второй фазе переходного процесса, когда уровень воды в контейнере стремится стабилизироваться, пар, образованный кипящей водой в активной зоне, конденсируется на холодных частях границы давления, обеспечивая последовательное заполнение последней водой из бассейна через образовавшуюся трещину под воздействием движущей силы, созданной давлением воды в бассейне.
Поверхность обмена границы давления, например, системы 7, 13, 14 и 14' должна быть достаточной для конденсации пара, образовавшегося при температуре, соответствующей давлению столба воды в бассейне над уровнем модуля реактора, при необходимости с использованием дополнительного теплообменника 89, гидравлически связанного с водой в бассейне емкости и при всех условиях погруженного в бассейн. Вытекание горячей воды и пара во время первой стадии опустошения (отдельно от частичной конденсации при прохождении через холодную воду бассейна) может вызвать первоначальное создание давления под потолком 10 бассейна с водой 11, которая со временем снижается вследствие прерывания потока пара и благодаря конденсации пара на холодных поверхностях и на зеркале воды в бассейне. Правильно выполненная чашеобразная конструкция 21 служит для ограничения количества горячей воды, присутствующей в первом контуре. В самом деле, эта изолированная конструкция обеспечивает удержание в ней достаточного количества холодной воды и имеет в верхней части связь с водой в емкости (шахте) 31. Явление конвекции обеспечивает то, что вода перемешивается, а тепло отводится диссипацией через изоляцию 12'. Такая структура чашеобразной конструкции 21 может также использоваться для поддержки оборудования активной зоны и возможно даже управляющих стержней.
Для замены топлива конструкция 21 должна быть удалена после снятия крышки контейнера 7. Приспособление для загрузки/разгрузки вводится после этого. В случае, если газовая подушка в естественно циркулирующем замкнутом контуре не используется, движущимся агентом является разность статических давлений, которая определена выше.
В случае, если в системе идет переходный процесс с нагревом, когда разность статических давлений, возникающая вследствие разности плотностей горячей и холодной воды, недостаточно велика, под колокол 34 может быть введен газ, что предполагается и в известном решении, упомянутом выше. Во время нормальной работы газ может быть выведен, и оставлен естественный путь циркуляции (31, 33, 2, 28, 33' и 31) совершенно свободным. Во время нормальной работы эта разность давлений должна равняться падению давления в активной зоне и в выходном коллекторе (патрубке). Это соотношение должно быть учтено при проектировании активной зоны.
В соответствии с одним из воплощений предлагаемого изобретения зауженое поперечное сечение типа трубки Вентури встраивается в питательную решетку топливных элементов. Основная труба, проходящая через специальную форму каналов 25, сообщается в донной части с коллектором 3, а одна или более труб 42 позволяет более узкому участку трубы, проходящей через специальную форму каналов 25, сообщаться с каналами труб 33. В таком устройстве падения давления в активной зоне, складываясь с падением давления в полости 28, превышает статическую разность давлений, что оказывается возможным без рециркуляции через отверстие труб 33.
В соответствии с изобретением предлагаемое в нем решение оказывается наиболее применимым для модульных систем. Модули (7, 1, 13) могут быть практически полностью собраны на заводе, доставлены на стройплощадку и помещены в бассейн с водой 11, причем количество модулей может изменяться в зависимости от требуемой выходной мощности. Простота и малое количество требуемых вспомогательных систем значительно снижают необходимый объем работы на монтажной площадке по сравнению со станциями, известными на сегодняшний день.
Следует указать, что в отличие от вышеупомянутого патента Канады в предлагаемом изобретении только ограниченное количество холодной и борированной воды в емкости 31 должно находиться под давлением: тепло может быть передано к большому количеству холодной воды 11, содержащейся в бассейне, образованном корпусом 10 ядерной установки, без всякой необходимости вмешательства как со стороны оператора, так и систем автоматизации.
В предлагаемой конструкции активная зона может быть охлаждена с использованием только внутренних пассивных систем.
Модуль реактора по предлагаемому изобретению может иметь, а может и не иметь парогенератор, имеющий спиральные прямые или U образные трубы и т.д. Если их в конструкции нет, пар может быть получен прямо из активной зоны (кипящий реактор).
Формула изобретения: 1. Безопасная ядерная установка, включающая по крайней мере один ядерный реактор с водой под давлением, содержащий расположенную в корпусе реактора активную зону, размещенную между нижним и верхним коллекторами первичного теплоносителя, гидравлически соединенными с теплообменником, при этом корпус реактора, в верхнюю и нижнюю части которого встроены системы гидрозатворов, расположен внутри дополнительного корпуса давления с зазором, заполненным нейтронопоглощающей жидкостью, отличающаяся тем, что дополнительный корпус размещен в бассейне, заполненном нейтронопоглощающей жидкостью при атмосферном давлении, корпус реактора снабжен теплоизоляционным слоем, а реактор снабжен устройством создания давления в нейтронопоглощающей жидкости, находящейся в зазоре между корпусами.
2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что устройство создания давления размещено в бассейне, заполненном нейтроннопоглощающей жидкостью, и соединено трубопроводами с зазором между корпусами.
3. Установка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что устройство создания давления выполнено в виде емкости, разделенной на верхнюю и нижнюю полости, сообщающиеся одна с другой, причем верхняя полость теплоизолирована и заполнена горячей водой, а нижняя полость заполнена холодной водой и соединена с трубопроводами.
4. Установка по пп. 1 3, отличающаяся тем, что высота емкости превышает ее диаметр, причем верхняя и нижняя полости разделены воронкообразной перегородкой с отверстием в ее нижней части.
5. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что верхняя часть корпуса реактора имеет чашеобразную форму, вогнутость которой обращена вниз.
6. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в нейтронопоглощающую жидкость бассейна погружен теплообменник, соединенный с помощью впускного и выпускного трубопроводов с вторым теплообменником, установленным выше уровня нейтронопоглощающей жидкости, причем в качестве вторичного теплоносителя второго теплообменника используют атмосферный воздух.
7. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что активная зона размещена на опорной конструкции, в которой выполнены каналы для прохода теплоносителя, имеющие в продольном сечении форму трубки Вентури, шейка которой гидравлически соединена с нижним коллектором и нижней частью зазора между корпусами.
8. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в бассейне с нейтронопоглощающей жидкостью размещены по крайней мере два ядерных реактора.