ES2449166A1 - Molten reflector nuclear reactor (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Reactor nuclear de reflector fundido. Reactor lateralmente rodeado por un material reflector neutrónico contenido en recipientes planos o en coronas cilíndricas, siendo el material reflector muy transparente a los neutrones pero de alta tasa de retrodispersión neutrónica, y con temperatura de fusión más baja que la de la envoltura de las placas; estando el material reflector en estado líquido durante el funcionamiento del reactor, pudiendo ser evacuado súbitamente si se traspasa alguna señal de alarma.Molten reflector nuclear reactor. Reactor laterally surrounded by a neutron reflector material contained in flat vessels or cylindrical crowns, the reflector material being very transparent to neutrons but with a high rate of neutron backscattering, and with a melting temperature lower than that of the plate envelope; the reflective material being in a liquid state during the operation of the reactor, being able to be evacuated suddenly if any alarm signal is passed.
Description
SECTOR DE LA TÉCNICA SECTOR OF THE TECHNIQUE
La invención se encuadra en el campo de los reactores nucleares de fisión, y particularmente los refrigerados por gas, sin existencia de moderador, con lo cual se conforma en ellos un espectro neutrónico rápido. Tienen la peculiaridad de presentar un valor muy pequeño del coeficiente de pelfcula de convección; lo cual limita su densidad de potencia, y tanto mayor es la limitación cuanto menor es la presión de trabajo, por lo que el gas debe circular dentro de la vasija del reactor a presión alta, por encima de 10 MPa (megapascales), sin que ello implique condiciones inusuales en el funcionamiento, pero se ha de tener en cuenta que si falla en alguna parte la estanqueidad del circuito de presión del gas, se ha de detener la reacción de fisión en cadena, aunque ello no anula la generación de calor procedente de las desintegraciones radiactivas, lo que impone requisitos adicionales de diseño; como también los imponen los criterios relativos a la reactividad del reactor, que es la capacidad que tiene para aumentar su población neutrónica, y por ende la potencia térmica dominante, producida por las reacciones nucleares. Lo que se presenta en la invención es una configuración geométrica de las piezas elementales que constituyen el reactor, y el ensamblaje de dichas piezas para conseguir efectos muy positivos en la seguridad a ultranza del reactor. The invention falls within the field of nuclear fission reactors, and particularly those cooled by gas, without the existence of a moderator, thereby forming a fast neutron spectrum. They have the peculiarity of presenting a very small value of the convection film coefficient; which limits its power density, and the greater the limitation the lower the working pressure, so the gas must circulate inside the reactor vessel at high pressure, above 10 MPa (megapascals), without this implies unusual conditions in the operation, but it must be taken into account that if the gas pressure circuit's tightness fails somewhere, the chain fission reaction must be stopped, although this does not cancel the generation of heat from of radioactive decays, which imposes additional design requirements; as are also imposed by the criteria related to the reactivity of the reactor, which is the capacity it has to increase its neutron population, and therefore the dominant thermal power, produced by nuclear reactions. What is presented in the invention is a geometric configuration of the elementary parts that constitute the reactor, and the assembly of said parts to achieve very positive effects on the extreme safety of the reactor.
En lo que va de siglo, ha sido notorio el interés en los reactores de la llamada Generación 4, entre los cuales se encuentra el Reactor Nuclear Rápido refrigerado por gas, que es la familia de reactores en la que se encuadra esta invención, aunque podría emplearse en otros reactores también. So far this century, interest in the reactors of the so-called Generation 4 has been notorious, among which is the Gas-cooled Rapid Nuclear Reactor, which is the family of reactors in which this invention fits, although it could be used in other reactors too.
Existen varios documentos sobre reactores, y particularmente con el combustible nuclear metido en placas, pero ninguno se asemeja a la configuración propuesta, ni en geometría ni en principio de funcionamiento. There are several documents on reactors, and particularly with the nuclear fuel put in plates, but none resembles the proposed configuration, neither in geometry nor in principle of operation.
El documento W02009053453 presenta un dispositivo para fijar las placas de un . reactor, refrigerado por gas y de alta temperatura. Un ejemplo distinto, exponiendo un reactor de alta temperatura refrigerado por gas, se encuentra en RU2408095. Análogamente, el documento W02011104446 presenta unas configuraciones que ilustran el estado del arte, incluyendo el acoplamiento del reactor con el ciclo termodinámico utilizado, que es ajeno al reactor, pero el reactor ha de estar diseñado para ese acoplamiento reactor-ciclo térmico. Document W02009053453 presents a device for fixing the plates of a. reactor, gas-cooled and high temperature. A different example, exposing a gas-cooled high temperature reactor, is found in RU2408095. Similarly, document W02011104446 presents configurations that illustrate the state of the art, including coupling the reactor with the thermodynamic cycle used, which is foreign to the reactor, but the reactor must be designed for that thermal reactor-cycle coupling.
En cuanto a un requisito importante en los accidentes nucleares, que es el de evitar que se reconfigure el reactor en una geometría de mayor reactividad y con una reacción en cadena con potencia creciente, el documento JP2002055187 presenta una configuración de interés para tal fin, pero estrictamente hablando no puede considerarse un precedente, aunque sirve para definir el estado del arte en Reactores Nucleares Rápidos. With regard to an important requirement in nuclear accidents, which is to avoid reconfiguring the reactor in a geometry of greater reactivity and with a chain reaction with increasing power, JP2002055187 presents a configuration of interest for this purpose, but strictly speaking, it cannot be considered a precedent, although it serves to define the state of the art in Rapid Nuclear Reactors.
Quizá la mejor definición del estado del arte en reactores rápidos refrigerados por gas, con el combustible embebido en placas, sea el artículo de P. Dumaz "Gas-cooled fast reactors. Status of CEA design studies", Nuclear Engineering and Design, 237, 1618-1627 (año 2007) pero ninguno de sus análisis trata de los temas vinculados a la invención que aquí se presenta. Perhaps the best definition of the state of the art in gas-cooled fast reactors, with the fuel embedded in plates, is the article by P. Dumaz "Gas-cooled fast reactors. Status of CEA design studies", Nuclear Engineering and Design, 237, 1618-1627 (year 2007) but none of its analyzes deal with the issues related to the invention presented here.
El problema a resolver es encontrar una disposición de los materiales constituyentes del reactor que, ante un fallo de refrigeración, es decir, una disminución de la capacidad de extracción de la potencia térmica del reactor, se produzcan mecanismos, naturales o directamente actuantes sin necesidad de intervención humana, de tal manera que se asegure que la reacción en cadena del reactor se extingue. En otras palabras, cuando aumenta la temperatura por encima de un punto de consigna, entran en juego mecanismos naturales, como es la caída de cuerpos por gravedad, si una sujeción o el relé eléctrico de una sujeción mecánica se funde. The problem to be solved is to find an arrangement of the constituent materials of the reactor which, in the event of a cooling failure, that is, a decrease in the capacity to extract the thermal power of the reactor, produces mechanisms, natural or directly acting without the need for human intervention, so as to ensure that the reactor chain reaction is extinguished. In other words, when the temperature rises above a set point, natural mechanisms come into play, such as the fall of bodies by gravity, if a clamp or the electrical relay of a mechanical clamp melts.
Un caso convencional es la inserción de barras de control en el reactor, ante una circunstancia como la descrita en el párrafo anterior. En la invención se propone un mecanismo de seguridad directamente actuante, que puede posibilitar la operación segura de reactores rápidos refrigerados por gas. A conventional case is the insertion of control rods in the reactor, given a circumstance such as that described in the previous paragraph. A directly acting safety mechanism is proposed in the invention, which can enable the safe operation of gas-cooled fast reactors.
EXPLICACiÓN DE LA INVENCiÓN EXPLANATION OF THE INVENTION
La invención consiste en configurar el sistema neutrónico en su conjunto como un reactor de alta tasa de fugas neutrónicas, rodeado por un material reflector neutrónico contenido en recipientes con forma seleccionada entre placas planas The invention consists in configuring the whole neutron system as a reactor of high neutron leakage rate, surrounded by a neutron reflecting material contained in containers with a shape selected between flat plates.
o coronas cilíndricas abarcando un sector circular, y siendo el material reflector muy transparente a los neutrones pero de alta tasa de retrodispersión neutrónica, y con temperatura de fusión más baja que la del material de los recipientes; estando el material reflector en estado Ifquido en condiciones de funcionamiento del reactor, confinado en los recipientes dichos, que disponen de unas válvulas de vaciado rápido, que abren súbitamente si se traspasa alguna señal de consigna, en particular referente a temperaturas de partes del reactor y a la temperatura de salida del fluido refrigerante, y desaguan el material fundido en otros recipientes alejados del reactor y sin relación neutrónica con él. or cylindrical crowns covering a circular sector, and the reflective material being very transparent to the neutrons but with a high neutron backscatter rate, and with a lower melting temperature than that of the material of the containers; the reflector material being in a liquid state in the reactor operating conditions, confined in the said vessels, which have quick emptying valves, which open suddenly if any setpoint signal is transferred, in particular regarding temperatures of parts of the reactor and the outlet temperature of the refrigerant fluid, and drain the molten material into other vessels away from the reactor and without neutron relationship with it.
En condiciones nominales de operación, el reactor alcanza criticidad merced a los neutrones que recupera por efecto del reflector, de los originalmente fugados. En caso de accidente grave, es preciso tener un procedimiento natural o de accionamiento directo, para detener la reacción en cadena, lo cual se consigue vaciando, por gravedad, el material fundido que hace de reflector. El vaciado por gravedad puede hacerse por detección, decisión, y ejecución de tipo electrónico; Under nominal operating conditions, the reactor achieves criticality thanks to the neutrons that it recovers due to the effect of the reflector, of the originally fugitives. In case of a serious accident, it is necessary to have a natural or direct drive procedure to stop the chain reaction, which is achieved by emptying, by gravity, the molten material that acts as a reflector. Gravity emptying can be done by detection, decision, and electronic execution;
o por fusión natural de un fusible situado en lugar ad-hoc. or by natural fusion of a fuse located in an ad-hoc place.
Una cuestión inherente a esta invención es que el reactor debe ser de alta fuga neutrónica, pues de lo contrario el valor del reflector en reactividad es muy pequeño, y su función de seguridad muy exigua, por lo que los elementos del reactor han de estar configurados de tal forma que la probabilidad de escape de los neutrones sea alta. Para ello se pueden emplear varias opciones de diseño, como es la de hacer el reactor de menor anchura en una dirección respecto de las otras dimensiones, lo que aumenta la probabilidad de fuga por las caras perpendiculares a esa dirección; o agregar el combustible en placas paralelas separadas entre sí, cuya probabilidad de fuga neutrónica es proporcional a la separación entre placas. An inherent issue of this invention is that the reactor must be of high neutron leakage, otherwise the value of the reflector in reactivity is very small, and its safety function is very small, so the reactor elements must be configured such that the probability of neutron escape is high. For this, several design options can be used, such as making the reactor of smaller width in one direction with respect to the other dimensions, which increases the probability of leakage from the faces perpendicular to that direction; or add the fuel in parallel plates separated from each other, whose probability of neutron leakage is proportional to the separation between plates.
La figura 1 muestra un corte transversal del reactor con sus componentes esenciales, particularmente las placas y el reflector. Figure 1 shows a cross section of the reactor with its essential components, particularly the plates and the reflector.
La figura 2 es un corte en alzado de una placa de combustible. Figure 2 is an elevation of a fuel plate.
La figura 3 es un corte en alzado de un recipiente conteniendo material reflector Figure 3 is an elevation of a container containing reflective material
neutrónico fundido. La figura 4 es una representación esquemática de un reactor estrecho con reflector en los laterales donde las fugas neutrónicas son altas. cast neutron. Figure 4 is a schematic representation of a narrow reactor with reflector on the sides where neutron leaks are high.
Para facilitar la comprensión de las figuras de la invención, y de sus modos de realización, a continuación se relacionan los elementos relevantes de la misma, anotando que las figuras no están a escala, pues algunos elementos no podrían identificarse: To facilitate the understanding of the figures of the invention, and their embodiments, the relevant elements of the invention are listed below, noting that the figures are not to scale, as some elements could not be identified:
1 . Placas del reactor. one . Reactor plates.
- 2. 2.
- Protuberancias de las placas, para determinar la separación entre ellas. Plate protrusions, to determine the separation between them.
- 3. 3.
- Material reflector neutrónico. Neutron reflector material.
- 4. Four.
- Recipiente del material reflector 3. Reflective material container 3.
- 5. 5.
- Vasija del reactor. Reactor vessel.
- 6. 6.
- Envoltura de placa de reactor. Wrap plate reactor.
- 7. 7.
- Combustible nuclear que constituye el relleno de la placa. Nuclear fuel that constitutes the plate filling.
- 8. 8.
- Absorbente neutrónico exterior al reflector. Neutron absorber outside the reflector.
- 9. 9.
- Válvula de vaciado rápido del material reflector (3) en estado fundido. Quick drain valve of the reflector material (3) in molten state.
- 10. 10.
- Reactor. Reactor.
La invención se ha de materializar alrededor de un reactor de alta fuga, lo cual conduce a seleccionar una de estas dos opciones como base de diseño para el reactor: The invention has to materialize around a high leakage reactor, which leads to selecting one of these two options as the design basis for the reactor:
Hacer el reactor de menor anchura en una dirección, respecto de las otras dimensiones, lo que aumenta la probabilidad de fuga por las caras perpendiculares a esa dirección, pues esta probabilidad es tanto mayor cuanto menor es dicha anchura, expresada ésta en recorrido libre medio de los neutrones en el reactor; y el reflector se ubica frente a dichas caras perpendiculares a la dirección de menor longitud del reactor. Make the reactor of smaller width in one direction, with respect to the other dimensions, which increases the probability of leakage by the faces perpendicular to that direction, since this probability is greater the smaller the said width, expressed in mean free travel of the neutrons in the reactor; and the reflector is located in front of said faces perpendicular to the direction of shorter length of the reactor.
Agregar el combustible en placas paralelas separadas entre sí, lo cual Add the fuel in parallel plates separated from each other, which
proporciona además un campo de explicación más fácil de ilustrar. It also provides an easier explanation field.
Para construir un reactor se ha de disponer del combustible nuclear con la formulación qufmica que se desee y con la composición isotópica adecuada al fin nuclear que se persiga, y encapsularlo dentro de las vainas, que en este caso elegido como ilustración de la invención, tienen forma de placas, que han de ser de material metálico resistente a la temperatura de funcionamiento que se desee tener, lo cual puede requerir acero inoxidable de alta calidad (con manganeso, por ejemplo) o Inconel de alta gama, basado en níquel. To build a reactor, the nuclear fuel must be available with the desired chemical formulation and with the isotopic composition suitable for the intended nuclear purpose, and encapsulate it within the pods, which in this case chosen as an illustration of the invention, have form of plates, which must be of metallic material resistant to the operating temperature that you want to have, which may require high quality stainless steel (with manganese, for example) or high-end Inconel, based on nickel.
Ese mismo material, o parecido, puede y debe usarse en los recipientes de material reflector, que actuarán como crisoles de fundición de su material de llenado, que puede seleccionarse entre las aleaciones de plomo, especialmente. En todo caso, ese material debe tener un punto de fusión por debajo de la temperatura del fluido refrigerante. Por ejemplo, el refrigerante puede ser un gas como helio o dióxido de carbono, con temperatura de salida superior a 500 oC, estando la superficie de la envoltura de las placas a valores próximos a 600 oC; lo cual está muy por encima de la temperatura de fusión del plomo, que es de 324 oC. Algunas aleaciones, como el eutéctico plomo/bismuto (45/55), tienen puntos de fusión todavía más bajos. En todo caso, el plomo presenta muy baja tasa de captura neutrónica para neutrones rápidos, tiene alta densidad (fundido, de unos 10,5 g/cm3) y alta tasa de dispersión de neutrones. Es por tanto un candidato idóneo para cumplir el cometido necesario, de favorecer con su presencia como reflector la continuidad de la reacción en cadena en el reactor; y a su vez inhibirla o extinguirla cuando desaparece de su posición al ser evacuado de sus recipientes alrededor del reactor, cuando se detecta una alarma en alguna de las variables críticas. De éstas, son fundamentales las temperaturas en el interior de las placas, también las de sus envolturas, y la temperatura de salida del fluido refrigerante. En principio, la mejor opción para éste es un gas, particularmente helio (aunque es caro, y no justificable si las temperaturas se mantienen en los rangos indicados) o dióxido de carbono, de propiedades muy adecuadas. La presión de trabajo debe ser suficientemente alta como para refrigerar el reactor sin requerir enormes potencias de bombeo del gas, yen general estará por encima de la presión crítica, de 7,3 MPa. That same material, or similar, can and should be used in the containers of reflective material, which will act as melting crucibles of its filling material, which can be selected from lead alloys, especially. In any case, this material must have a melting point below the temperature of the cooling fluid. For example, the refrigerant may be a gas such as helium or carbon dioxide, with an outlet temperature greater than 500 oC, the surface of the plate wrap being at values close to 600 oC; which is well above the melting temperature of lead, which is 324 oC. Some alloys, such as the eutectic lead / bismuth (45/55), have even lower melting points. In any case, lead has a very low neutron capture rate for fast neutrons, has a high density (molten, about 10.5 g / cm3) and a high neutron dispersion rate. It is therefore an ideal candidate to fulfill the necessary task, to favor with its presence as a reflector the continuity of the chain reaction in the reactor; and in turn inhibit or extinguish it when it disappears from its position when evacuated from its vessels around the reactor, when an alarm is detected in any of the critical variables. Of these, the temperatures inside the plates, also those of their envelopes, and the outlet temperature of the cooling fluid are fundamental. In principle, the best option for this is a gas, particularly helium (although it is expensive, and not justifiable if temperatures are maintained in the ranges indicated) or carbon dioxide, of very suitable properties. The working pressure must be high enough to cool the reactor without requiring huge gas pumping powers, and will generally be above the critical pressure of 7.3 MPa.
El reactor está pues constituido por agregación de placas paralelas entre sí, manteniendo entre dos placas consecutivas una separación dada por las protuberancias aisladas que existen en cada cara de cada placa, estando constituida cada placa por una envoltura de material sólido y estanco, dentro de la cual se configura un espacia hueco interior en forma de placa semejante a la placa delimitada por la envoltura, rellenándose total o parcialmente dicho espacio hueco interior de combustible nuclear fisionable, manteniéndose las placas verticalmente, fluyendo el fluido refrigerante de abajo a arriba por los espacios de separación entre placas; y estando el reflector emplazado, al menos, frente a las caras ex1remas a las que dan los huelgos entre placas, yen proximidad a dichas caras. The reactor is thus constituted by aggregation of plates parallel to each other, maintaining between two consecutive plates a separation given by the isolated protrusions that exist on each face of each plate, each plate being constituted by a wrapping of solid and watertight material, within the which is formed a hollow interior space in the form of a plate similar to the plate delimited by the envelope, said inner hollow space filling totally or partially with fissile nuclear fuel, the plates being held vertically, the cooling fluid flowing from bottom to top through the spaces of plate separation; and the reflector being positioned at least in front of the external faces to which the strokes between plates give, and in proximity to said faces.
El material reflector, que puede ser plomo o una aleación de plomo, desaparece por gravedad, desde los recipientes habituales adyacentes al reactor, cuando los relés de las válvulas de vaciado reciben una señal de urgencia, o simplemente se funde un fusible físico del circuito de mando de las válvulas de vaciado rápido. The reflector material, which may be lead or a lead alloy, disappears by gravity, from the usual vessels adjacent to the reactor, when the drain valve relays receive an emergency signal, or a physical fuse in the circuit of the circuit simply blows. Quick drain valve control.
Al desaparecer el reflector, se pierde esa potente realimentación de neutrones existente en condiciones nominales, pues una buena parte de los neutrones que escapan del reactor por los espacios inter-placas, es devuelta al reactor por efecto de la retrodispersión en el plomo o en cualquier otro material que muestra buenas propiedades de retrodispersión, y muy bajas tasas de capturas neutrónicas. Cuando el plomo fundido, o cualquier otro material reflector neutrónico, es evacuado de los recipientes del reflector, deja de existir esa importante realimentación de neutrones fugados, lo cual hace que se ex1inga la reacción en cadena. Más aún, a esa reducción de reactividad puede ayudar el absorbente neutrónico (8) ubicado más hacia afuera del reflector (3); pues prácticamente no tiene ningún efecto cuando está presente el reflector, pero es un sumidero de neutrones cuando el reflector desaparece. When the reflector disappears, this powerful neutron feedback existing in nominal conditions is lost, since a good part of the neutrons that escape from the reactor through the inter-plate spaces, is returned to the reactor due to the backscattering in the lead or in any another material that shows good backscattering properties, and very low rates of neutron captures. When molten lead, or any other neutron reflector material, is evacuated from the reflector vessels, that important feedback of leaked neutrons ceases to exist, which causes the chain reaction to be extinguished. Moreover, the neutron absorber (8) located further outside the reflector (3) can help this reduction in reactivity; It has virtually no effect when the reflector is present, but it is a neutron sink when the reflector disappears.
La separación entre placas del reactor se establece en función del porcentaje que se seleccione de neutrones fugados del reactor, dándose la relación cualitativa de que a mayor valor del cociente entre la separación en cuestión y la anchura en horizontal de la placa desde un ex1remo al otro, mayor es el porcentaje de fugas, y mayor es el efecto de reflector en el mantenimiento de la reacción en cadena. La separación entre placas no tiene por qué ser constante en el reactor, pudiéndose determinar cada separación en función de acentuar más o menos el efecto del reflector en una determinada zona. The separation between plates of the reactor is established based on the percentage selected from leaked neutrons from the reactor, giving the qualitative relationship that at a higher value of the ratio between the separation in question and the horizontal width of the plate from one end to the other , the greater the percentage of leaks, and the greater the reflector effect in maintaining the chain reaction. The separation between plates does not have to be constant in the reactor, each separation can be determined in terms of accentuating more or less the effect of the reflector in a given area.
La aportación esencial de esta invención es hacer compatible un reactor de espectro rápido, con las grandes ventajas que ello reporta para el aprovechamiento del combustible nuclear, con una disposición de elementos en los cuales aparece una función de seguridad basada en fenómenos absolutamente naturales, como es la fusión de un fusible por alta temperatura, y el vaciado del material reflector gracias a la gravedad, pues al desaparecer la fuerza eléctrica que mantiene cerrada la válvula de evacuación de ese recipiente mientras el fusible no se funda, el peso del plomo, o del material reflector en cuestión, abre la válvula y se produce la descarga. Para acelerar ésta, en los reactores cuya altura sea de varios metros, el recipiente del reflector no es uno solo cubriendo toda la altura, sino que se disponen verticalmente, uno encima de otro una pluralidad de recipientes, cada uno con su desagüe independiente. The essential contribution of this invention is to make a fast spectrum reactor compatible, with the great advantages that it reports for the use of nuclear fuel, with an arrangement of elements in which a safety function based on absolutely natural phenomena appears, such as the melting of a fuse by high temperature, and the emptying of the reflector material thanks to gravity, because when the electric force that keeps the evacuation valve of that container disappears while the fuse does not melt, the weight of the lead, or the Reflector material in question, opens the valve and discharge occurs. To accelerate this, in the reactors whose height is several meters, the reflector vessel is not only one covering the entire height, but a plurality of containers are arranged vertically, one on top of the other, each with its independent drain.
En cuanto a las dimensiones del reactor, éstas dependen de la potencia unitaria que se desee obtener, aunque es importante señalar que en los reactores refrigerados por gas, la densidad de potencia debe ser modesta, por debajo de 5 MW/m3, lo que limita la potencia unitaria y aconseja usar el concepto de reactor modular, existiendo varios módulos para alimentar a una misma turbina. Como ejemplo ilustrativo, si se tienen 21 placas en un volumen de 2x2x5 metros, siendo esta última cifra la altura, separadas entre sí 10 cm, se tendrían en total 420 m2 de superficie (contando las dos caras de cada placa) y si se considera un coeficiente de película de 1.000 W/m2'K, y una diferencia de temperatura de 100 OC entre la superficie de las placas y el gas, la potencia térmica extraída (igual a la generada, en estado estacionario) sería de 42 MW. Las placas se podrían compactar más, por ejemplo con separaciones de 5 cm, pero entonces el efecto del reflector disminuye, y su misión de seguridad no está tan garantizada. En este nuevo caso cabrían 41 placas de las dichas, y generarían 82 MW (es decir, una densidad de potencia algo mayor que 4 MW/m3). En cuanto al uso de combustible, en ambos casos la potencia extraída por ambas caras, por m2 de placa, es de 200 kW. Si se supone un relleno de combustible nuclear de 2 mm de espesor, con una densidad de 10 g/cm3, se tendría un peso de 20 kg/m2; y por tanto la potencia específica sería de 10 kW/kg, que es una cifra pequeña en comparación con lo obtenido empleando líquidos como refrigerantes, pero es suficientemente alta para el quemado, o aprovechamiento, del combustible nuclear. Una opclon elemental para aumentar la potencia es emplear aletas longitudinales verticales en las caras de las placas, lo cual entra ya en la ingeniería convencional. As for the dimensions of the reactor, these depend on the unit power that is desired to be obtained, although it is important to note that in gas-cooled reactors, the power density must be modest, below 5 MW / m3, which limits the unit power and it advises to use the concept of modular reactor, existing several modules to feed to the same turbine. As an illustrative example, if you have 21 plates in a volume of 2x2x5 meters, the latter figure being the height, separated from each other 10 cm, a total of 420 m2 of surface would be had (counting the two sides of each plate) and if it is considered a film coefficient of 1,000 W / m2'K, and a temperature difference of 100 OC between the surface of the plates and the gas, the thermal power extracted (equal to that generated, in steady state) would be 42 MW. The plates could be compacted more, for example with separations of 5 cm, but then the effect of the reflector decreases, and its safety mission is not so guaranteed. In this new case there would be 41 plates of the said ones, and they would generate 82 MW (that is, a power density somewhat greater than 4 MW / m3). As for the use of fuel, in both cases the power extracted by both sides, per m2 of plate, is 200 kW. If a nuclear fuel filler of 2 mm thickness, with a density of 10 g / cm3, is assumed, it would have a weight of 20 kg / m2; and therefore the specific power would be 10 kW / kg, which is a small figure compared to that obtained using liquids as refrigerants, but is high enough for the burning, or use, of nuclear fuel. An elementary option to increase power is to use vertical longitudinal fins on the faces of the plates, which already enters into conventional engineering.
Una vez descrita de forma clara la invención, se hace constar que las Once the invention is clearly described, it is stated that the
5 realizaciones particulares anteriormente descritas son susceptibles de modificaciones de detalle siempre que no alteren el principio fundamental y la esencia de la invención. Particular embodiments described above are subject to modifications in detail as long as they do not alter the fundamental principle and the essence of the invention.
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| ES201300434A ES2449166B2 (en) | 2013-05-10 | 2013-05-10 | Molten reflector nuclear reactor |
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| ES201300434A ES2449166B2 (en) | 2013-05-10 | 2013-05-10 | Molten reflector nuclear reactor |
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2013
- 2013-05-10 ES ES201300434A patent/ES2449166B2/en active Active
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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