Blocco reattore di un reattore veloce per evacuazione in circolazione naturale della potenza residua del nocciolo (US)
Tipologia
Fascicolo
Descrizione
Corrispondenza tra Ansaldo (avv. Salvadè, ing. Cinotti, rag. Merciari, ing. Avanzini, dott. Paladino) e Ufficio Professionale Proprietà Intellettuale Vettor Galletti.
Specifiche del brevetto
Titolare: Ansaldo Spa
Inventore: Luciano Cinotti
Riassunto: L’invenzione si riferisce ad una soluzione di blocco reattore di un reattore veloce con scambiatori sodio-sodio dei circuiti di evacuazione della potenza residua.
Lo scambiatore di calore oggetto dell’invenzione è immerso nel collettore freddo ed è separato dal collettore caldo da una o più virole verticali.
Secondo una forma di realizzazione preferita dell’invenzione, tra collettore caldo e collettore freddo sono previste due virole, di cui, la più esterna dotata di fori calibrati, che consentono la circolazione del sodio tra le due virole, in modo da raffreddarlo e, quindi, da alimentare in circolazione naturale gli elementi di combustibile installati in stoccaggio alla periferia del nocciolo.
Definizione del campo della tecnica in cui si colloca l’invenzione: L’invenzione si riferisce al blocco reattore di reattori veloci, refrigerati a sodio liquido, nei quali sussista la necessità di dissipare, senza transitori termici elevati, la potenza residua in caso di arresto del reattore.
Tecnica nota e limiti della tecnica nota: Secondo l tecnica nota, per dissipare la potenza residua, in caso di arresto del reattore, sono previsti un certo numero di scambiatori sodio-sodio, il cui fascio tubiero è immerso nel collettore caldo, il cui fluido circolante costituisce il fluido primario; il fluido secondario, invece, è raffreddato da una circolazione naturale di aria in un camino opportuno.
La soluzione impiantistica sopraccitata, in caso di funzionamento in circolazione naturale, crea nel collettore caldo una stratificazione di sodio a temperatura relativamente fredda, che bloccano la circolazione del sodio dal nocciolo collettore caldo, impedendo il regolare instaurarsi delle circolazione del sodio primario; pertanto, è difficile assicurare l’assenza di transitori termici pericolosi.
Definizione del problema tecnico risolto dall’invenzione: Scopo della presente invenzione è quello di ovviare agli inconvenienti suddetti, oggetto della tecnica nota, immergendo il fascio tubiero degli scambiatori, destinati alla dissipazione della potenza residua non nel collettore caldo ma in quello freddo.
Esposizione dell’idea inventiva: Oggetto della presente invenzione è un blocco reattore di un reattore veloce per l’evacuazione, in circolazione naturale, della potenza residua in condizioni di arresto; detto blocco reattore prevede quanto segue:
• una tanca contenete il sodio primario;
• un nocciolo di elementi di combustibile;
• almeno una struttura di separazione idraulica; quest’ultima, insieme al nocciolo sopraccitato, divide il volume del serbatoio nelle parti seguenti:
• un collettore caldo superiore;
• un collettore freddo inferiore;
• scambiatori intermedi, che attraversano la struttura di separazione idraulica menzionata sopra;
• pompe che alimentano il sodio contenuto nel collettore freddo verso il fondo del nocciolo degli elementi di combustibile.
Per dissipare la potenza residua, in caso di arresto del reattore, sono previsti degli scambiatori ausiliari sodio-sodio, il cui fluido primario è costituito dal sodio contenuto nelle tanche menzionate sopra ed il cui fluido secondario cede a sua volta calore all’ambiente mediante scambiatori sodio-aria opportuni.
Gli scambiatori ausiliari hanno le caratteristiche sotto riportate.
• Sono immersi nel collettore freddo alla quota del collettore caldo, dal quale sono separati da almeno una virola.
• Attraversano la struttura di separazione idraulica tra collettore caldo e collettore freddo e sono separati dal collettore caldo da almeno una virola.
Descrizione di almeno un esempio di realizzazione
Gli scambiatori ausiliari sodio-sodio dei circuiti di evacuazione della potenza residua, secondo l’invenzione, sono installati nel collettore freddo; tuttavia, detti scambiatori ausiliari sono installati alla quota del collettore caldo; gli scambiatori ausiliari, quindi, sono circondati da virole, che, in questa forma di realizzazione sono due virole cilindriche, collegate inferiormente alle strutture di separazione idraulica tra i collettori caldo e freddo.
La soluzione sopraccitata non ha controindicazioni quando l’impianto funziona in condizioni normali; in questa caso, il sodio del collettore freddo ha una temperatura di circa 400 ° C mentre quello che si trova nel collettore caldo ha una temperatura di circa 550 ° C.
Gli scambiatori ausiliari asportano del sodio del collettore freddo una piccola frazione di potenza e la disperdono nell’atmosfera attraverso gli scambiatori sodio-aria; tuttavia, questa perdita di calore ha un effetto positivo in quanto serve ad abbassare la temperatura dello strato di sodio contenuto tra le due virole cilindriche e, quindi, tra le strutture di cui dette virole cilindriche sono l’estensione, che circonda gli scambiatori ausiliari sodio-sodio; in questo modo, si verifica quanto segue.
• Il sodio contenuto all’interno della virola più interna è mantenuto ad una temperatura abbastanza vicina a 400 ° C, nonostante l’apporto termico per conduzione dovuto al sodio del collettore caldo circostante.
• I circuiti di evacuazione della potenza residua sono mantenuti, in condizioni normali di funzionamento, in regime di attesa ad una temperatura di circa 400 ° C.
Lo scambiatore ausiliario sodio-sodio e la scambiatore sodio-aria si trovano l’uno ad una temperatura leggermente superiore all’altro, per cui è favorito l’innesco della circolazione naturale del sodio secondario.
L’evacuazione della potenza residua a mezzo della circolazione del sodio primario è dovuta alla forza motrice generata negli elementi combustibili.
Durante la fase di dissipazione della potenza residua a mezzo della circolazione naturale del sodio primario, quest’ultimo passa dal nocciolo al collettore caldo e, da qui, negli scambiatori intermedi attraverso le finestre superiori ed esce nel collettore freddo attraverso le finestre inferiori; quindi, il sodio primario rientra nel nocciolo per ripetere il percorso evidenziato sopra.
Secondo l’invenzione, il sodio caldo in uscita dalle finestre inferiori degli scambiatori intermedi si stratifica nella parte superiore del collettore freddo (ovviamente, si miscela anche con il sodio freddo presente nel collettore freddo) e, pertanto, penetra all’interno della virola che circonda lo scambiatore ausiliario.
Il sodio caldo, quindi, penetra, attraverso le finestre superiori dello scambiatore ausiliario e, dopo essere stato raffreddato all’interno di quest’ultimo, sempre in circolazione naturale, esce dalle finestre inferiori dello scambiatore ausiliario ed è richiamato verso il nocciolo.
Vantaggi:
1) La separazione tra collettore freddo e collettore caldo, realizzata con almeno due virole cilindriche, collegate inferiormente alla struttura di separazione idraulica tra collettore caldo e freddo, consente il raffreddamento, in circolazione naturale, degli elementi di combustibile esauriti, che si trovano in stoccaggio interno attorno al nocciolo; detto raffreddamento si verifica in ogni condizione di raffreddamento del reattore.
2) Il sodio che scende nell’intercapedine presente tra le due virole cilindriche sopraccitate continua il suo percorso nell’intercapedine esistente tra le due strutture di separazione idraulica dei collettori caldo e freddo; in questo modo, il sodio circola nell’intercapedine presente tra le due strutture di separazione idraulica dei collettori caldo e freddo già raffreddato e, pertanto, non crea gradienti termici nello spessore di tali strutture.
3) Assenza di transitori termici pericolosi che, in caso di funzionamento in circolazione naturale, si creano a causa delle stratificazioni di sodio a temperatura relativamente fredda, che bloccano la circolazione del sodio dal nocciolo del collettore caldo, impedendo il regolare instaurarsi della circolazione del sodio primario.
4) In condizione d’arresto, l’intervento degli scambiatori ausiliari e degli scambiatori sodio-aria è più rapido.
5) La soluzione costruttiva dell’invenzione si presta all’eliminazione delle strutture di confinamento del sodio proveniente dal collettore freddo.
Specifiche del brevetto
Titolare: Ansaldo Spa
Inventore: Luciano Cinotti
Riassunto: L’invenzione si riferisce ad una soluzione di blocco reattore di un reattore veloce con scambiatori sodio-sodio dei circuiti di evacuazione della potenza residua.
Lo scambiatore di calore oggetto dell’invenzione è immerso nel collettore freddo ed è separato dal collettore caldo da una o più virole verticali.
Secondo una forma di realizzazione preferita dell’invenzione, tra collettore caldo e collettore freddo sono previste due virole, di cui, la più esterna dotata di fori calibrati, che consentono la circolazione del sodio tra le due virole, in modo da raffreddarlo e, quindi, da alimentare in circolazione naturale gli elementi di combustibile installati in stoccaggio alla periferia del nocciolo.
Definizione del campo della tecnica in cui si colloca l’invenzione: L’invenzione si riferisce al blocco reattore di reattori veloci, refrigerati a sodio liquido, nei quali sussista la necessità di dissipare, senza transitori termici elevati, la potenza residua in caso di arresto del reattore.
Tecnica nota e limiti della tecnica nota: Secondo l tecnica nota, per dissipare la potenza residua, in caso di arresto del reattore, sono previsti un certo numero di scambiatori sodio-sodio, il cui fascio tubiero è immerso nel collettore caldo, il cui fluido circolante costituisce il fluido primario; il fluido secondario, invece, è raffreddato da una circolazione naturale di aria in un camino opportuno.
La soluzione impiantistica sopraccitata, in caso di funzionamento in circolazione naturale, crea nel collettore caldo una stratificazione di sodio a temperatura relativamente fredda, che bloccano la circolazione del sodio dal nocciolo collettore caldo, impedendo il regolare instaurarsi delle circolazione del sodio primario; pertanto, è difficile assicurare l’assenza di transitori termici pericolosi.
Definizione del problema tecnico risolto dall’invenzione: Scopo della presente invenzione è quello di ovviare agli inconvenienti suddetti, oggetto della tecnica nota, immergendo il fascio tubiero degli scambiatori, destinati alla dissipazione della potenza residua non nel collettore caldo ma in quello freddo.
Esposizione dell’idea inventiva: Oggetto della presente invenzione è un blocco reattore di un reattore veloce per l’evacuazione, in circolazione naturale, della potenza residua in condizioni di arresto; detto blocco reattore prevede quanto segue:
• una tanca contenete il sodio primario;
• un nocciolo di elementi di combustibile;
• almeno una struttura di separazione idraulica; quest’ultima, insieme al nocciolo sopraccitato, divide il volume del serbatoio nelle parti seguenti:
• un collettore caldo superiore;
• un collettore freddo inferiore;
• scambiatori intermedi, che attraversano la struttura di separazione idraulica menzionata sopra;
• pompe che alimentano il sodio contenuto nel collettore freddo verso il fondo del nocciolo degli elementi di combustibile.
Per dissipare la potenza residua, in caso di arresto del reattore, sono previsti degli scambiatori ausiliari sodio-sodio, il cui fluido primario è costituito dal sodio contenuto nelle tanche menzionate sopra ed il cui fluido secondario cede a sua volta calore all’ambiente mediante scambiatori sodio-aria opportuni.
Gli scambiatori ausiliari hanno le caratteristiche sotto riportate.
• Sono immersi nel collettore freddo alla quota del collettore caldo, dal quale sono separati da almeno una virola.
• Attraversano la struttura di separazione idraulica tra collettore caldo e collettore freddo e sono separati dal collettore caldo da almeno una virola.
Descrizione di almeno un esempio di realizzazione
Gli scambiatori ausiliari sodio-sodio dei circuiti di evacuazione della potenza residua, secondo l’invenzione, sono installati nel collettore freddo; tuttavia, detti scambiatori ausiliari sono installati alla quota del collettore caldo; gli scambiatori ausiliari, quindi, sono circondati da virole, che, in questa forma di realizzazione sono due virole cilindriche, collegate inferiormente alle strutture di separazione idraulica tra i collettori caldo e freddo.
La soluzione sopraccitata non ha controindicazioni quando l’impianto funziona in condizioni normali; in questa caso, il sodio del collettore freddo ha una temperatura di circa 400 ° C mentre quello che si trova nel collettore caldo ha una temperatura di circa 550 ° C.
Gli scambiatori ausiliari asportano del sodio del collettore freddo una piccola frazione di potenza e la disperdono nell’atmosfera attraverso gli scambiatori sodio-aria; tuttavia, questa perdita di calore ha un effetto positivo in quanto serve ad abbassare la temperatura dello strato di sodio contenuto tra le due virole cilindriche e, quindi, tra le strutture di cui dette virole cilindriche sono l’estensione, che circonda gli scambiatori ausiliari sodio-sodio; in questo modo, si verifica quanto segue.
• Il sodio contenuto all’interno della virola più interna è mantenuto ad una temperatura abbastanza vicina a 400 ° C, nonostante l’apporto termico per conduzione dovuto al sodio del collettore caldo circostante.
• I circuiti di evacuazione della potenza residua sono mantenuti, in condizioni normali di funzionamento, in regime di attesa ad una temperatura di circa 400 ° C.
Lo scambiatore ausiliario sodio-sodio e la scambiatore sodio-aria si trovano l’uno ad una temperatura leggermente superiore all’altro, per cui è favorito l’innesco della circolazione naturale del sodio secondario.
L’evacuazione della potenza residua a mezzo della circolazione del sodio primario è dovuta alla forza motrice generata negli elementi combustibili.
Durante la fase di dissipazione della potenza residua a mezzo della circolazione naturale del sodio primario, quest’ultimo passa dal nocciolo al collettore caldo e, da qui, negli scambiatori intermedi attraverso le finestre superiori ed esce nel collettore freddo attraverso le finestre inferiori; quindi, il sodio primario rientra nel nocciolo per ripetere il percorso evidenziato sopra.
Secondo l’invenzione, il sodio caldo in uscita dalle finestre inferiori degli scambiatori intermedi si stratifica nella parte superiore del collettore freddo (ovviamente, si miscela anche con il sodio freddo presente nel collettore freddo) e, pertanto, penetra all’interno della virola che circonda lo scambiatore ausiliario.
Il sodio caldo, quindi, penetra, attraverso le finestre superiori dello scambiatore ausiliario e, dopo essere stato raffreddato all’interno di quest’ultimo, sempre in circolazione naturale, esce dalle finestre inferiori dello scambiatore ausiliario ed è richiamato verso il nocciolo.
Vantaggi:
1) La separazione tra collettore freddo e collettore caldo, realizzata con almeno due virole cilindriche, collegate inferiormente alla struttura di separazione idraulica tra collettore caldo e freddo, consente il raffreddamento, in circolazione naturale, degli elementi di combustibile esauriti, che si trovano in stoccaggio interno attorno al nocciolo; detto raffreddamento si verifica in ogni condizione di raffreddamento del reattore.
2) Il sodio che scende nell’intercapedine presente tra le due virole cilindriche sopraccitate continua il suo percorso nell’intercapedine esistente tra le due strutture di separazione idraulica dei collettori caldo e freddo; in questo modo, il sodio circola nell’intercapedine presente tra le due strutture di separazione idraulica dei collettori caldo e freddo già raffreddato e, pertanto, non crea gradienti termici nello spessore di tali strutture.
3) Assenza di transitori termici pericolosi che, in caso di funzionamento in circolazione naturale, si creano a causa delle stratificazioni di sodio a temperatura relativamente fredda, che bloccano la circolazione del sodio dal nocciolo del collettore caldo, impedendo il regolare instaurarsi della circolazione del sodio primario.
4) In condizione d’arresto, l’intervento degli scambiatori ausiliari e degli scambiatori sodio-aria è più rapido.
5) La soluzione costruttiva dell’invenzione si presta all’eliminazione delle strutture di confinamento del sodio proveniente dal collettore freddo.
Data testuale
1987 aprile 20 - 1988 luglio 7
Estremi cronologici
April 20, 1987 – July 7, 1988
Consistenza
cc. 76
Stato di conservazione
Ottimo
Soggetto produttore
Identificativo
BRA.000064
Collocazione
Deposito 420
Note
La domanda di brevetto era stata estesa in Belgio, Francia, Germania, Regno Unito, Giappone e USA
In Francia e nel Regno Unito era stato rilasciato il brevetto.
In Francia e nel Regno Unito era stato rilasciato il brevetto.
Temi correlati
Risorse correlate
Filtra per proprietà
| Titolo | Etichetta alternativa | Classe |
|---|---|---|
 Copertina |
Testo | |
![Sfoglia il fascicolo "Blocco reattore di un reattore [...]"](/application/asset/thumbnails/default.png?v=3.2.3) Sfoglia il fascicolo "Blocco reattore di un reattore [...]" |
Testo |