Тепловий поглинач пасивного режиму та система поглинання тепла

1. Тепловой поглотитель пассивного режима, состоящий из тепловых источников, заключенных в прочный неразборный агрегат, ограниченный внешним корпусом, отличающийся тем, что включает в себя трубообразную оболочку, выполненную из материала с высокой удельной теплопроводностью, основная часть которой погружена в указанный агрегат, причем, трубообразная оболочка представляет собой наружную поверхность, которая соприкасается с прочным неразборным агрегатом и включает закрытый конец, который находится с наружной стороны указанного агрегата, и двухфазный термосифон, который помещен в трубообразную оболочку, причем, двухфазный термосифон выполнен из материала с высокой удельной теплопроводностью и находится в тепловом контакте с трубообразной оболочкой в зоне, смежной с закрытым концом, имеет выступающий участок, который выходит наружу из рабочего конца трубообразной оболочки, и кроме того, двухфазный термосифон содержит вещество в жидком и парообразном состоянии под давлением, которое зависит только от равновесной температуры жидкости и пара. 2. Тепловой поглотитель пассивного режима по п.1, отличающийся тем, что рабочий конец трубообразной оболочки расположен снаружи прочного неразборного агрегата и герметически закрыт специальным устройством рядом с двухфазным термосифоном. 3 Тепловой поглотитель пассивного режима по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что между трубообразной оболочкой и двухфазным термосифоном имеется воздушная прослойка из химических инертных газов. вш. 4Тепловой поглотитель пассивного режима по п.1, отличающийся тем, что закрытый конец трубообразной оболочки помещен вовнутрь прочного неразборного агрегата, который выполнен из материала с высокой удельной теплопроводностью. 5. Тепловой поглотитель пассивного режима по п 1, отличающийся тем, что закрытый конец трубообразной оболочки помещен вовнутрь прочного неразборного агрегата, в ту часть указанного агрегата, которая обладает физическим свойством поглощения радиационного излучения. 6 Тепловой поглотитель пассивного режима по п1, отличающийся тем, что в зоне закрытого конца трубообразной оболочки двухфазный термосифон обработан материалом, который обладает физическим свойством поглощения радиационных излучений. 7. Тепловой поглотитель пассивного режима по п 1, отличающийся тем, что наружная поверхность части агрегата, которая находится снаружи двух фазного термосифона, снабжена радиатором 8. Тепловой поглотитель пассивного режима по п.1, отличающийся тем, что имеет колбу внутри выступающей части, причем колба выполнена из материала с высокой удельной теплопроводимостью и ограничена тонкими стенками со мно жеством мелких отверстий и состоит из внутрен ней полости, закрытого конца, обращенного к внешней части прочного неразборного агрегата, открытого конца, направленного внутрь указанно го агрегата, и воздушной прослойки, которая на ходится между колбой и выступающей частью двухфазного термосифона, который находится вне вышеуказанного агрегата. 9. Тепловой поглотитель пассивного режима по п.1, отличающийся тем, что колба выполнена из меди. 10. Тепловой поглотитель пассивного режима по п.1, отличающийся тем, что в двухфазном тер мосифоне содержится вещество в жидком и па рообразном состоянии, например, вода. 11. Система поглощения тепла в пассивном ре жиме представляет собой совокупность тепло вых поглотителей пассивного режима, соответст вующих вышеуказанным требованиям, которые помещены в жесткий неразборный агрегат, огра ниченный внешним корпусом. СМ О О) о см 27409 Настоящее изобретение представляет тепловой поглотитель пассивного режима, который состоит из тепловых источников, заключенных в жесткий неразборный агрегат, ограниченный внешним корпусом. Иногда возникает необходимость поглощения тепла в пассивном режиме, т е использовании механизмов поглощения тепла исключительно в силу необходимости его функционирования без постороннего вмешательства или системы автоматического контроля. Кроме того, этот вид поглощения происходит без поддержки функционирования механизмов неестественным способом, т.е при помощи насосов, вентиляторов и т.д. Физические явления, наблюдающиеся при данном виде поглощения, имеют, в частности, характер естественной циркуляции в закрытом и открытом контурах. Может случиться, что указанные тепловые источники будут помещены в прочный неразборный агрегат. Необходимость такого расположения тепловых источников может возникнуть вследствие ядерной аварии. Отходы топлива остаются в главном реакторе, залитые в бетон в целях обеспечения защиты окружающей среды Эти отходы, являясь по своей природе радиоактивными, излучают тепло, которое необходимо поглотить во избежание опасного локального увеличения температуры. Поглотитель необходимо обеспечить теплом локализованных источников, не уменьшая в герметически закрытом агрегате защитного эффекта бетона. Задача настоящего изобретения состоит в создании теплового поглотителя особого типа, который бы предотвращал опасное локальное увеличение температуры при сохранении защитного эффекта бетона. Поставленная задача решается при помощи поглотителя тепла, работающего в пассивном режиме, состоящего из тепловых источников, заключенных в жесткий неразборный агрегат, ограниченный внешним корпусом и включающим в себя оболочку в виде трубки (трубообразную оболочку), изготовленную из материала с высокой удельной теплопроводимостью, основная часть которой погружена в агрегат, причем указанная оболочка представляет собой наружную поверхность, которая большей своей частью соприкасается с прочным неразборным агрегатом, закрытый конец которого расположен около источника теплового поглотителя, рабочий конец находится снаружи указанного агрегата, двухфазный термосифон помещен в трубообразную оболочку и указанный двухфазный термосифон, как правило, выполнен из материала с высокой удельной теплопроводимостью и находится в тепловом контакте с трубообразной оболочкой в зоне, смежной с закрытым концом, имеет выступающий участок, который выходит наружу из указанной трубообразной оболочки и кроме того, двухфазный термосифон содержит вещество в жидком и парообразном состоянии под давлением, которое зависит только от равновесной температуры этих двух фаз. На решение поставленной задачи направлены также и дополнительные усовершенствования, которые относятся к конструктивным особенностям теплового поглотителя пассивного режима, которые будут раскрыты дальше Основным преимуществом данного изобретения является тот факт, что механизм поглотителя работает исключительно в пассивном режиме.Второе преимущество заключается в том, что механизм изобретения не нуждается в особом техническом обслуживании. Остальные характеристики и преимущества, касающиеся данного изобретения, описаны в следующих схемах. На фиг 1 схематически изображено продольное сечение теплового поглотителя пассивного режима (согласно изобретению). На фиг.2 изображено поперечное сечение по А-А на фиг 1. На фиг.З изображено альтернативное решение рабочего конца теплового поглотителя На фиг.4 изображено более полно оборудование для оптимизации тепловых радиационных условий среды, в которой должен работать тепловой поглотитель. Описание данного изобретения является примером реализации достижений в области ядерной физики. В соответствии с изобретением, рассмотрим тепловой поглотитель пассивного режима после того, как ядерный реактор претерпел аварию и находится в герметически закрытом корпусе 1 Для обеспечения прочности и герметичности агрегата 2 он заливается определенным материалом, например, пенобетоном. В нем имеется определенное количество материала, содержащего ядерное топливо, которое является локализованным источником тепла 3. В общем виде тепловой поглотитель пассивного режима изображен под номером 4. Сквозь отверстие 5, выполненное в корпусе неразборного агрегата и в указанном агрегате 2, проходит трубообразная оболочка 6, выполненная из материала с высокой удельной теплопроводностью. Она представляет собой наружную поверхность 7 и соприкасается с указанным агрегатом 2. Помимо этого, она имеет два конца: закрытый конец 7, расположенный возле источников тепла 3, и рабочий конец 9, находящийся на наружной части корпуса 1. Трубообразная оболочка 6 расположена горизонтально или под наклоном. Однако, в этом случае рабочий конец должен находиться выше закрытого конца 8 указанной оболочки. Деталь 10, граничащая с закрытым концом 8, прочно вставлена во внутрь прочного неразборного агрегата 11 и проходит через трубообразную оболочку 6 и указанный агрегат 2 Внутри прочного неразборного агрегата 11 находится источник тепла 3. Он выполнен из материала, обладающего высокой удельной теплопроводностью и физическим свойством поглощения радиационного излучения. Таким материалом может быть, например, бетон с большой плотностью. 27409 Внутри трубообразной оболочки 6 помещен двухфазный термосифон 12, выполненный из материала с высокой теплопроводностью. Он расположен вдоль всей трубообразной оболочки 6 и имеет выступающую из нее часть 13. Около теплового источника 3 двухфазного термосифона 12 имеется утолщение 14, предназначенное для осуществления теплового контакта с оболочкой 6. Утолщение выполнено из материала, обладающего физической особенностью поглощения радиационного излучения Этим материалом, например, может быть свинец. Рабочий конец 9 трубообразной оболочки 6 герметически закрывается с помощью специальных устройств 15 Таким образом образуется воздушная прослойка 16, расположенная между трубообразной оболочкой 6 и двухфазным термосифоном 12, которая заполняется инертным газом для предотвращения окисления и старения материалов. Внутреннее пространство 17 двухфазного термосифона 12 заполняется веществом 18 в жидком 19 и парообразном состоянии 20, например, водой. Для определения параметров внутри прочного неразборного агрегата 11 и утолщения 14, а также для определения необходимого количества вещества, учитывая тепловые и радиационные условия, действующие в зоне детали 10 и исходящие от теплового источника 3, необходимо определить указанные условия с помощью оборудования 30, подробно описанного в объяснении кфиг.4. Фазы 19 и 20 находятся в состоянии теплового равновесия, внутреннее давление в двухфазном термосифоне зависит исключительно от равновесной температуры этих фаз. Внешняя поверхность 21 выступающей части 13 двухфазного термосифона 12 снабжена радиатором 22 для улучшения теплообмена между выступающей частью 13 и внешней средой корпуса 1. Для полного использования внутреннего пространства 17 внутри выступающей части 13 двухфазного термосифона 12 должна находиться колба 23, которая состоит из материала с высокой удельной теплопроводностью, например, из меди. Указанная колба 23 располагается концентрически вдоль всей выступающей части 13. Она имеет внутри полость 24, ограниченную тонкими стенками 25 со множеством мелких отверстий 26. Закрытый конец 27 колбы направлен в сторону внешней части агрегата 2, а второй конец 28 обращен внутрь агрегата. Между колбой 23 и закрытой трубкой 12 образуется воздушная прослойка 29 приблизительно одной и той же толщины После установки устройства тепловой источник 3 нагревает вещество 18, пропуская тепло через середину агрегата 11, через трубообразную оболочку 6 и закрытую трубку 12. Вещество 18 закипает и переходит из жидкого состояния 19 в парообразное состояние 20. Таким образом, образуется механизм естественной циркуляции, благодаря которому пар 20 обтекает выступающую часть 13 В ней происходит конденсация вещества 18 с передачей тепла через радиатор 22 в направлении внешней среды корпуса 1. Если температура внешней среды стабильна и в двухфазном термосифоне 12 находятся, пусть даже в минимальном количестве, посторонние газы, то ни в коем случае нельзя допустить, чтобы пар 20 данного вещества 18 смешался с этими охлажденными и накопившимися в выступающей части 13 газами Неконденсирующиеся газы образуют теплоизоляцию, которая препятствует нагреванию выступающей части 13 с помощью пара 20. В подобном случае образование создающего изоляцию льда продолжается, мешая функционированию поглотителя. Согласно фиг.З возможность образования льда неизбежна. Однако, в каждом отдельном случае этот процесс будет происходить в различных зонах воздушной прослойки 29, в то время как неконденсирующиеся газы будут находиться в закрытом конце 27 полости 24. В любом случае при поглощении тепло будет проходить через выступающую часть 13, что не позволяет ей покрываться льдом. В момент запуска поглотителя необходимо определить тепловые и радиационные условия в зоне детали 10 трубообразной оболочки 6 с целью корректировки работы теплового поглотителя 4. Для этого используется прибор 30, который помещается в трубообразную оболочку 6 перед установкой двухфазного термосифона 12. Указанный прибор 30 описан в инструкции, которая включает также описание указателя 31 для температуры и указателя 32 в интенсивности гаммы радиоактивного излучения. Указатели 31 и 32 способны задавать вышеуказанные условия с целью обеспечения требуемых параметров. Очевидно, что техник или специалист соответствующей квалификации для удовлетворения специфических потребностей может вносить свои поправки и предлагать новые варианты. Однако, это не исключает обязательного соблюдения прав изобретателя, которые будут указаны далее. 27409 • * • * ' •••*• і # •* вії ; * s Є 27409 CM . . * * . . * . см со Є со 27409 і c^ Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122)3-72-89 (03122)2-57-03 27409