Газовый орган для регулирования энерговыделения в петлевом канале ядерного реактора

 

1. ГАЗОВЫЙ ОРГАН ДЛЯ РЁГУЛИРОВАМИЯ ЭНЕРГОВЬЩЕЛЕНИЯ В ПЕТЛЕВОМ КАНАЛЕ ЯДЕРНОГО PEAKТОРА содержащий навитую виток к витку О 4: О Сл 1нд s| вокруг твэлов нетлевого канала полую пираль, один иэ концов которой служит для подачи, а другой - для истечения га за-чпоглотителя, отличающийся тем, что, с делью повышения эффективное. ти газового органа и качества регулирования путем уменьшения неравнсмерносга энергораспределення в петлевом канале, спираль вьшолнена с переменным четырех угольным профилем, причем отасшение сюрон профиля 2 / 1 ( Р - сторона, расположенная вдоль сюи петлевого кана ла) имеет большое значение в зоне с большей плотностью нейтронного потока, но не превышает 3, 2. Газовый орган по в. 1, d т л в м . ч а ю щ и и с я тем, что его спираль навита биДсшярно S .

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 1040527

1

y g 4 21 С 7/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Ъ (21) 3363730/18-25 (22) 08. 12.81 . (46) 07.09.83. Бюл.,Ж 33 (72) B. П. Сивокаиь (71) Московский ордена Градового Красйого Знамени инженерно-физический инсти тут (53) 621. 039. 51 (088. 8)

{56) 1., Авторское свидетельство СССР

М 527977, кл. G 21 С 7/22, 1977.

2. Андреев B. И., Егоренков Л.. И., Колядин Р. И. и др. Атомная энергия

Т. 51, вып. 5, 1981, с. 302 (прототип). . (54)(57) 1. ГАЗОВЫЙ ОРГАН ДЛЯ PE

ГУПИРОВАНИЯ ЭНЕРГОВЫДЕЛЕНИЯ В

ПЕТЛЕВОМ КАНАЛЕ ЯДЕРНОГО PEAK- 1 ТОРА, содержащий навитую виток к витку вокруг твэлов петлевого канала полую спираль, один иэ концов которой служит для подачи, а другой - для истечения га, за-поглотителя, отличающийся тем, что, с пелью повышения эффективносФти газового органа и качества регулирования путем уменьшения неравномерности энергораспределения в петлевом канале, спираль выполнена с переменным четырех угольним профилем, причем отношение с ъщюн профиля Ря t C< (9 сторона расположенная вдоль оси петлевого канала) имеет большое значение s зоне с бопьшей плотностыо нейтронного потока, но не превьшщет 3.

Ф

2. Газовьй орган по и. 1, о т л и, 9 ч а ю шийся тем, что его спираль навита бишилярио, 1 f040

Изобретение относится к технике ядерных реакторов и предназначено для регулирования энерговыделения твэлов, расположенных в петлевом канале исследовательского реактора, преимущественно 5 для испытания их в режимах маневрирования мощности.

Известен орган для регулирования энерговыделения в петлевом канале, который представляет из себя наполняемый газом-поглотителем объем между двумя коаксиальными трубами, Окружающими канал, причем, этот объем разделен на секции, к каждой из которых подсоеди нена одна питающая трубка (1 3 .

Недостатком устройства является плохая вентиляционная способность, так как в нем невозможно осуществить полное обновление газа в секциях без сни-. жения его давления до нуля. Следовательно, при работе такого органа в нем накапливаются продукты взаи модействия газа-поглотителя с нейтронами, что обуславливает снижение эффективности органа, а в случае распростра- 25 пенного поглотители гелия-3 опасно утечками радиоактивного трития в активную зону реактора, так .как тритий диффундирует через многие металлические оболочки. . 30

Кроме того, у органа низкая эффек,тивность в условиях ограниченной толщины при большом давлении на корпус, кото,рое в этом случае необходимо для достижения достаточного диапазона регулирова. ния,(, 50 ). Это объясняется тем, что силовое напряжение в корпусе цилиндричес« кого органа пропорционально его радиус адиусу,, а он значительно больше толщины органа, зйачит, при равной прочности стенки органа должны быть значительно толще, чем стенки органа, который можно образовать из трубки малого диаметра, окру жающей канал спира ью..

К недостаткам органа относится такжь плохая технологичность: он собран из мно- . 5 гих частей и содержит сварные швы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является газовый орган для регулирования энерговыделения в петлевом канале ядерного реактора, содержащий навитую виток к витку вокруг твэлов петлевого канала полую спираль, один из концов которой служит для подачи, а другой - для истечения газа-поглотители (2 3 . 55

Такой газовый орган имеет высокую: вентиляционную способность и технологичность (не содержит сварных швов). Од527 пако он не является оптимальным по эффективности и не обеспечивает высокого качества регулирования энерговыделения в канале, так как создает неравномерность энергораспределения. Круглый профиль спирали не позволяет заполнить без пустот зазор петлевого канала газомпоглотителем, что снижает эффективность органа. Помимо объемного содержанйя газа-поглотителя снижение эффективности обусловлено и непосредственно круглой геометрией профиля (большая часть нейт - ронов проникает в канал минуя газовый орган). По этой же причине толщина слоя газа-поглотителя в органе неравномерна по высоте, что приводит к неравнОмернОСтн энергораспределения в канале, которую усугубляет аксиальная неравномерность распределения облучаю.цего канал нейтрон-. ного готока. Кроме того, дополнительную неравномерность вносит газопитающая трубка спирали, которая подходит к; нижнему копну. H местах прохождения. трубки образуется двойной слой газапоглотителя. . Цель изобретения — повышение эффектиВностя газового органа и качества регулиром.ния путем уменьшения неравномерности энергораспределения в петлевом канале, Поставленная цель достигается тем

1 что в газовом органе для регулирования энерговыделения в петлевом канале ядерного реактора, содержащем навитую виток к, витку вокруг твэлов петлевого канала полую спираль, один из концов которой сцужпт для подачи, а другой - для истечения газа-поглотителя, спираль вьшолнена с переменнътм четырехугольным профилем, IIpII Ie I отношение сторон профиля / 8 „(где (— сторона, расположенная вдоль оси IIeeneaoI o канала} имеет большее значение в зоне с большей плотностью нейтронного потока, но не превышает 3, Причем его спираль навита бифилярно.

Отцичительной особенностью изобретения является выполнение спирали перемен ным четырехугольным профилем бифилярно, что позволяет повысить эффективность газового органа за счет повышения объемного содержания газа-поглотителя нри прежней толщине органа и за счет улучшения геометрии профиля. При этом снижение прочности компенсируется сниженчем величины максимального давления газа-поглотителя, которое необходимо для . достижения заданнОгО диапазона" регулирования, за счет повышения эффективности органа. Поэтому надежность не ухуд3,...1040527 4 шается. Кроме того вь р го, выполнение профф3я, боты газового органа при периодическом е Д=т спирали четырехугольным уменьшает не- повышении и снижении давления (а такравномерность аксиального энергораспрге- же в стационарном режиме, когда не« деления в петлевом канале за счет более большие колебания давления создает спеРавномерного распределения газа-поглоти- ииальная газод;увка) в органе происходит, теля в профиле и позволяет уменьшить. обновление газа-поглотителя. По трубке эту неравномерность путем изменения от- 6 поступает газ, очищенный от продукношения сторон профиля в зависимости тов взаимодействия с нейтронами, а по от плотности нейтронного потока в месте трубке 7 выходит загрязненный гаэ на его расположения. Бифилярная намотка 10 очистку. спирали (лри которой оба ее конпа нахо- . Как показывает расчет относительного дятся с одной сто ны дн тороны) ликвидирует не- объемного содержания газа-поглотителя равномерность энергораспределения в пет» в спирали органа, существует широкий левом канале, которую вносит гаэопитаю- днпаэон отношений сторон четырехугольщая amma, проходящая сверху к нижнему 15 ного профиля, в котором предлагаемый гаконпу спирали. Это важно лу ра . то важно, так как чйсто зовый орган значительно превосходит провести линию снизу не позволяет конст прототип по эффективности при одинаковой толщине. Так, например, дпя квадрат

На чертеже изображен газовый орган ного профиля спирали органа выигрыш в для -регулирования энерговыделения в пет-20 эффективности составляет не менее 27%. левом канале яде ного еак д рного реактора. В случае прямоугольного профиля выстройство содержит полую спираль 1, игрыш зависит от его толщины 0, от-, НаВН BHToK K BHT EoKPjgI IIeHTPIQ3b HoUIeHHH cToPoII 0g /Р., H TQJIIIIHIihI стенок. ной части петлевого канала 2. В лен канала 2. В нентре Если величину выигрыша определять тольканала расположена сбо ка твэлов

P <» . 25 ко по относительному обьемному содержа", энерговыделение кото ой е ли е р р гулирует орган. нию, газа-поглотителя, то формула выигСпираль выполнена с переменным четырех- Рыща примет вид угольным профилем 4, отношение сторон истового изменяется в зевисимости от егс (и(я ) 3 расположения так, что в зоне с большой Так как на пРактике сУществУют ограни« плотностью нейтронного потока (.обычно чениЯ на толщинУ стенок пРофилЯ 3 0,5мм

30 в дентре канала) профиль вытянут пер- . (определяются условиями надежной сварки пендикулярно осН Канала б„л„ше, Внутри оРгана с питающими тРУбками) и тоЛщинУ полости находится газ-поглотитель 5 нейт- профиля 4 10 мм (определяется размера6 а ронов, Он поступает в спираль по трубке ми зазоров в петлевых каналах) то вы, а вытекает по трубке 7 причем обе . З5 игрыш в общем слУчае достигаетсЯ лРи трубки подходят к конлам спирали сверл;у,

Устройство- работает следующнм О6ра Рыш в эффективности обеспечиваетсЯ в .газовом органе частично и за счет улучДля уменьшения энерговыделения щения геометрии профиля. При четырехсборки твэлов 3 газ-поглотитель 5 по, 45 угольной форме профиля сокращается чисдают в спираль 1 газового органа по ло нейтронов, попадающих на твэлы печ трубке 6. Давление и плотность raea - левого канала, минуя слой газа-утоглотитепоглотителя Й в спирали 1 увеличива» ются, следовательнО, увеличивается ее Кроме повышения эффективности четыпоглощающая способность ло отношенипо -, 0 РехУгольнаЯ форма профилЯ спирали 1азовок нейтронам Нейтронный поток, падаю- го органа обеспечивает повышение Кащий на сборку твэлов 3, уменьшается, . чества Регулирования, ТаК как эа счет слрямвследствие чего уменьшается ее энерго ления профиля a HeM уменьшается неравновыделение. При увеличении энерговыде-, мерность распределения газа-логлотителя, ления сборки 3 гаэ-поглотитель 5 вых д ф а следовательно, уменьшается аксиальная из спирали 1 по трубке 7, IIOIaoIIIaIOIqai неравномерность энергораспределения в способность спирали уменьшается - энер твэлах петлевого канала. Аксиальная гоюыделение возрастает. В проиессе ра неравномерность усугубляется косинусным

1040527

Составитель Л. Копытина

Редактор О. Сопхо Техред С.Мигунова Корректор Я. Демчик

Заказ 6938/54 Тираж 427 Подписное

ВНИИПИ Гасударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауцская наб., д. 4/8

Филиал ППП «Патент"„г. Ужгород, ул. Проектная. 4 распределением плотности нейтронного потока по высоте ядерного реактора. Выполнение профиля с переменным отношением сторон позволяет в зоне с большей плотностью разместить более толстый 5 профиль и компенсировать неравномер ность нейтронного распределвния реактора. Это особенно важно для твэлов энергетических реакторов, при испытании которых в петлевом канале исследователь- ского реактора аксиальная неравномерность их энергораспределения больше естественной.

На практике подвести газопитаюшую трубку к нижнему концу спирали rasoaoro 15 органа так, чтобы она не создавала дополнительных искажений энергораспределения твэлов петлевого канала,. часто не позволяет конСтрукция канала или неудобно. Бифилярная намотка спирали, при которой оба ее конца находятся сверху, полностью искшочает такие искажения.

Предлагаемый газовый орган технологичен, так как его спираль с переменным четырехугольным профилем может быть навита из распространенной трубки . круглого профиля, предварительно протянутой через профилирукпцее устройство.

Таким образом, предлагаемый газовый орган технологичен, имеет высокую эффективность и хорошее качество регулирова/ ния,