168179. lajstromszámú szabadalom • Gyors atomreaktor

5 168179 6 Az előbbiekben a találmány szerinti gyors atomreaktor hasadási zónájának olyan kiviteli alakját ismertettük, amelynél a hidegebb hűtőközeggel öblített 1 körzet (a kishőmérsékletű körzet) a hasadási zóna külső oldalán, a melegebb hűtőközeggel öblített körzet (a nagyhőmérsékletű 2 körzet) viszont a hasadási zóna közepén volt elrendezve. Mód van azonban olyan elrendezésre is, amelynél az 1 körzet a hasadási zóna közepén van. A találmány szerinti gyors atomreaktor hasadási zónájának elrendezési változatai a 2. és 3. ábrán vannak föltüntetve. A 3. ábra szerinti megoldás esetén az 1 körzet a hasadási zóna közepére esik, a nagyhőmérsékletű 2 körzet magassága pedig legföljebb kétszer akkora, mint a kis hőmérsékletű 1 körzeté. A hidegebb hűtőközeg volumetrikus mennyisége az 1 körzetben legalább kétszer akkora, mint a melegebb hűtőközegé a 2 körzetben. Az 1 és 2 körzetekben a hűtőközegek egymástól eltérő mennyisége abból származik, hogy a 8 tüzelőanyag elemek az 1 körzetben lazábban vannak elosztva, mint a fölöttük levő 2 körzetben a 9 tüzelőanyag elemek. Ehhez járul, hogy a 8 illetőleg 9 tüzelőanyag elemek átmérője az 1 illetőleg 2 körzetekben egymástól eltérő lehet, amikoris az átmérők megválasztása számos tényezőtől, például a tüzelőanyag elemek burkolatán megengedhető legnagyobb hőmérséklettől függ. A hűtőközeget a találmány szerinti gyors atomreaktornál különféleképpen vezethetjük be, illetőleg el. A 4. ábrán olyan példakénti kiviteli alakot tüntettünk föl, amelynél a hasadási zóna 1 és 2 körzetének közös 10 beömlokamraja és saját (külön-külön) 5 illetőleg 7 kiömlőkamrája van. Az 5. ábra szerinti példakénti kiviteli alak esetén a találmány szerinti gyors atomreaktor hasadási zónájának 1 és 2 körzetei közös 11 kiömlőkamrával és külön-külön 4 illetőleg 6 beömlőkamrával vannak ellátva. A 6. ábrán a találmány szerinti gyors atomreaktor olyan példakénti kiviteli alakját tüntettük föl, amelynél a hasadási zóna 1 és 2 körzetei a hűtőközeg áramlásának pályáját tekintve sorba vannak kapcsolva, amikoris az 1 körzet hűtőközegének kiömlőkamrája 12 kamrán át a 2 körzet hűtőközegének kiömlőkamrájával van összekötve. A 7. ábrán a találmány szerinti gyors atomreaktor hasadási zónájának keresztmetszetét tüntettük föl. Láthatjuk, hogy a hasadási zóna 1 és 2 körzete között 13 válaszréteg, van amelyre azért van szükség, mert az 1 és 2 körzetek hűtőközegének más-más hőmérséklete van. A 13 válaszréteg olyan tüzelőanyag elemekből áll, amelyek tórium-232-t vagy uránium-238-at tartalmazó tenyészanyaggal vannak töltve. A találmány jobb érthetősége végett a továbbiakban a találmány szerinti gyors atomreaktorral fölszerelt atomerőmű hőrendszerének vázlatát ismertetjük. A 8. ábrán ilyen hőrendszert tüntettünk föl. Az atomreaktor hasadási zónájának egyes körzetei saját 4, 6 beömlőkamrákkal és 5, 7 kiömlőkamrákkal vannak ellátva. A kisebb hőmérsékletű hűtőközeg keringési pályájában a hasadási zóna kishőmérsékletű 1 körzete, az 5 kiömlőkamra, 14 gőzgenerátor vagy gőzkazán és a kishőmérsékletű 1 körzet 4 5 beömlokamraja sorba vannak kapcsolva. A nagyhőmérsékletű hűtőközeg keringési pályájában a hasadási zóna nagy hőmérsékletű 2 körzete, 7 kiömlőkamrája, 15 gőztúlhevítő és a nagyhőmérsékletű 2 körzet 6 beömlokamraja vannak sorba-10 kapcsolva. További körben a 14 gőzgenerátor, a 15 gőztúlhevítő, 16 turbina ésl7 kondenzátor vannak sorbakötve. Ezek az atomerőmű munkaközeg körét alkotják. A 9. ábrán látható hőrendszer olyan atom-15 erőműnek felel meg, amelynek atomreaktorában a hasadási zóna 1 és 2 körzetei közös 11 kiömlőkamrával és saját 4 illetőleg 6 beömlőkamrával vannak ellátva. Hűtőközeg körében a hasadási zóna 1 és 2 körzetei a 11 kiömlőkamrán át 15 20 gőztúlhevítővel, 14 gőzgenerátorral vagy gőzkazánnal és a 4 beömlőkamrával vannak, összekötve. A 14 gőzgenerátor vagy gőzkazán 18 csapolási helye a nagyhőmérsékletű 2 körzet 6 beömlő-25 kamrájára csatlakozik. A 18 csapolási helyet a termodinamikai folyamat paramétereinek, valamint a 16 turbina munkaközege és a hűtőközeg közötti hőátmenet függvényében választjuk meg. Az atomerőmű munkaközeg körében a 16 turbinával a 14 30 gőzgenerátor vagy gőzkazán, a 15 gőztúlhevítő, maga a 16 turbina és a 17 kondenzátor vannak sorbakötve. A 10. ábrán olyan atomerőmű hőrendszerét tüntettük föl, amelynél a hasadási zóna 1 és 2 35 körzeteinek közös 10 beömlokamraja és saját 5 illetőleg 7 kiömlőkamrája van. Hűtőközeg körében a hasadási zóna 2 körzete a 7 kiömlőkamrán át a 15 gőztúlhevítővel, a 14 gőzgenerátorral vagy gőzkazánnal és a 10 beömlőkamrával van össze-40 kötve. A 15 gőztúlhevítő 19 csapolási helye a hűtőközeg útján a kishőmérsékletű 1 körzet 5 kiömlőkamrájával van kapcsolatban. A 19 csapolási helyet a termodinamikus folyamat paramétereinek, vala-45 mint a hűtőközeg és a 16 turbina munkaközege közötti hőátmenet függvényében választjuk meg. Az atomerőmű munkaközeg körében a 16 turbinával a 14 gőzgenerátor vagy gőzkazán, a 15 gőztúlhevítő, maga a 16 turbina és a 17 konden-50 zátor vannak sorbakötve. A találmány szerinti gyors atomreaktor szerepe az atomerőmű hőrendszerében a következő: A kishőmérsékletű körben keringtetett hűtőközeg a 8. ábrán látható 4 beömlőkamrával a 55 hasadási zóna kishőmérsékletű 1 körzetébe jut, keresztüláramlik a tüzelőanyag elemek közötti tereken, fölmelegszik és az 5 kiömlőkamrán át a 14 gőzgenerátorba vagy gőzkazánba jut, ahol melegét a 16 turbina munkaközegének adja át, 60 lehűl és a hasadási zóna kishőmérsékletű 1 körzetének 4 beömlőkamrájába folyik vissza. A nagyhőmérsékletű körben keringő hűtőközeg átáramlik a hasadási zóna nagyhőmérsékletű 2 körzetének tüzelőanyag elemei között meghagyott 65 tereken fölmelegszik és a 7 kiömlőkamrán át a 15 3