168179. lajstromszámú szabadalom • Gyors atomreaktor

7 168179 8 gőztúlhevítőbe jut, ahol melegét a 16 turbina munkaközegének adja át. A 15 gőztúlhevítő elhagyása után a lehűlt hűtőközeg a hasadási zóna nagyhőmérsékletű 2 körzetének 6 beömlőkamrájába áramlik. A munkaközeg a 14 gőzgenerátorból vagy gőzkazánból a 15 gőztúlhevítőbe áramlik és a gyors atomreaktor hűtőközegéből származó meleget átvéve fölmelegszik, majd a 16 turbinába jut, ahol a meleg munkává alakul. A munkaközeg ezután a 17 kondenzátorban kondenzálódik, majd a 14 gőzgenerátorba vagy gőzkazánba áramlik vissza. Ha a termodinamikus vízgőzfolyamatot a 16 turbina előtt 130 ata gőznyomáson és 505 C° hőmérsékleten foganatosítjuk, a folyékony fémből álló hűtőközeg hőmérséklete a hasadási zóna nagyhőmérsékletű 2 körzetének elhagyásakor 580 C°. A folyékony fémes hűtőközeg hőmérséklete a hasadási zóna kishőmérsékletü 1 körzetének kiömlésénél a hasadási zóna körzeteiben alkalmazott nyalábok számának aránya szerint változik. A nyalábok szátíiaránya igen különböző lehet: 3 : 1 és 1 :3 között változhatik. Ennek megfelelően a hasadási zóna körzeteinek teljesítménye a gyors atomreaktor- teljes hőteljesítményének 30-70 százaléka lehet. A hűtőközeg hőmérséklete a kishőmérsékletü körzet Idijmjésénél célszerűen 400-480 C°. Ez lehetőié teszi, hogy a hasadási zónának ebben a körzetében tüzelőanyagként kishőmérsékletü fémes ötvözeteket alkalmazzunk, amikoris e körzet tüzelőanyag elemeiből hosszegységenként elvételezett teljesítmény nem kisebb, mint az a teljesítmény, amelyet a hasadási zónának a kelámiai tüzelőanyaggal dolgozó nagyhőmérsékletű 2 körzetében alkalmazott tüzelőanyag elemek szolgáltatnak. A tenyésztényező azonban ugyanekkor 0,15-0,20 arányban nagyobb, úgyhogy a tenyésztés üteme gyorsul és a tenyészet megkettőzésének ideje 30—50 százalékkal csökken, mégpedig anélkül, hogy az atomerőmű hatásfoka számottevően csökkenne. Ehhez járul, hogy a hőeloszlás üzem közben . beálló eltorzulása a találmány szerinti gyors atomreaktor esetén 3-4-szer kisebb, mint dúsított oxidtenyésztők esetén. Ennek következtében az alkalmazott tüzelőanyag teljesítménysűrűsége is i 10-20 százalékkal növekszik, ami az atomerőmű gazdaságosságának növekedését jelenti. Adott tüzelőanyag teljesítménysűrűségét tovább növelhetjük a hőeloszlás stabilizálásával, amennyiben a hasadási zóna nagyhőmérsékletű körzetét magasabbra választjuk, mint a kishőmérsékletü körzetet. Ily módon 1000 MW (el) teljesítményű gyors atomreaktorban, amelynél a nagyhőmérsékletű körzet magassága 110-115 cm, a kishőmérsékletü körzet magassága 80 cm, a hasadási zóna 1 és 2 körzetében a hűtőközeg mennyiségi aránya pedig 0,3 és 0,4 között van, stabil hőeloszlást érhetünk el. Minthogy a fémes urán tüzelőanyag technológiai tulajdonságai jobbak, mint a plutonium tüzelőanyagé, urán tüzelőanyag esetén a tüzelőanyag elemekre megengedhető legnagyobb hőmérséklet viszonylag valamivel nagyobb lehet, amivel növekszik az atomerőmű hatásfoka és 10 százalékkal nagyobb lesz a tüzelőanyag teljesítménysűrűsége. A teljesítménysűrűség növelésére még egy lehetőség 5 van, amely 10-20 százalékos nyereséget eredményezhet. Erről akkor lehet szó, ha a legkedvezőbb hűtőközeget választjuk, így például a kishőmérsékletü hűtőközeg körben hűtőközegként lítiumot, a nagyhőmérsékletű hűtőközeg körében 10 pedig hűtőközegként héliumot alkalmazunk. A hasadási zóna nagyhőmérsékletű 2 körzetéből a kishőmérsékletü 1 körzetb e irányuló hőáramlás okozta hővesateségek xsökkentése végett a hasadási 15 zóna két körzete közé hőgátló válaszréteget iktatunk; amely például urán-238 vagy tórium tartalmú anyagból álló nyalábokból van fölépítve. A 8. ábra szerinti atomerőmű horendszerébe iktatott gyors atomreaktorral ellentétben a 9. ábra 20 szerinti atomerőmű horendszerébe iktatott gyors atomreaktornak közös 11 kiömlőkamrája van, amelyben a hasadási zóna 1 és 2 körzeteiből beáramló fölmelegedett hűtőközegek egymással keverednek és ahonnan a 15 gőztúlhevítőbe, majd a 25 14 gőzgenerátorba illetőleg gőzkazánba áramlanak. Miután a hűtőközeg a 15 gőztúlhevítőben arra a hőmérsékletre hűlt le, amelyen a nagyhőmérsékletű 2 körzetbe lép, a 18 csapolási helyen két rész-30 áramra oszlik, amelyek közül az egyiket a nagyhőmérsékletű 2 körzet 6 beömlőkamrájába vezetjük, a másik részt pedig a 14 gőzgenerátorban vagy gőzkazánban a kishőmérsékletü 1 körzet beömlő hűtőközegének hőmérsékletére tovább hűtve e 35 körzet 4 beömlőkamrájába áramoltatjuk. E példakénti kiviteli alak különösen azért előnyös, mert a közös 11 kiömlőkamra a hasadási zóna fölső részét szabadon hozzáférhetővé teszi, úgyhogy itt műszerek, valamint vezérlő és védő-40 készülékek jól elhelyezhetők. A termodinamikus vízgőz folyamat említett értékeit fönntarthatjuk, ha a hasadási zón a 1 és 2 körzetei között a nyalábok számának aránya 1:1, 45 a hűtőközeg hőmérséklete az 1 körzet elhagyásakor 500 C°, a 2 körzet elhagyásakor pedig 600 C° körül van. A hűtőközeg nagyobb hőmérséklete a hasadási zóna nagyhőmérsékletü 2 körzetének kiömlésénél 50 (4. ábra) onnan adódik, hogy e körzet 9 tüzelőanyag elemei körülbelül a hűtőközeg ldömlésétől számított fél hosszúkon hőálló anyagból, nevezetesen például Ti, V alapú ötvözetekből készült burokkal vannak ellátva. Ezek az ötvözetek bizto-55 sítják, hogy a tüzelőanyag elemek a tüzelőanyag és a burkolat között válaszfelületen fellépő hőmérsékleten, amely 800 C° értéket is elérhet, működésképesek. A találmány szerinti gyors atomreaktor olyan 60 kiviteli alakjánál, amelynek közös beömlőkamrája és a hasadási zóna egyes körzeteinek megfelelően külön-külön kiömlőkamrája van, a hűtőközeg a hasadási zóna mindkét körzetében egységesen áramlik a 10 beömlőkamrába (10. ábra), átáramlik az 1 65 és 2 körzeten, ahol fölmelegszik, majd az 5 és 7 4