Устройство для регулирования плотности нейтронного потока

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПЛОТНОСТИ НЕЙТРОННОГО ПОТОКА, содержащее регулирующий орган и усилитель давления, выполненные в виде соединенных между собой объемов, заполненных газом-поглотителем нейтронов,отличающееся тем, что, с целью расошрения Диапазона регулирования путем исключения паразитного поглощения нейтронов, регулирующий орган выполнен в виде ориентированного вдоль нейтронного потока сильфона, внутри, которого вдоль его оси установлен ограничитель сжатия. . о АЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Н) (5!)4 Г 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2!) 3447220/18-25 (22) 03,06.82 (46) 15.12.85. Бюл. Ф 46 (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени инженерно-физический институт (72) П.Т.Потапенко и-В.П.Сивоконь (53) 621 .039.5 (088.8 ) (56) 1.Патент Франции Р 1457499, кл.G 21 С 7/22, опублик.1966.

2.Авторское свидетельство СССР (716415, кл. G 21 С ?/22,1981. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВА-"

НИЯ ПЛОТНОСТИ НЕЙТРОННОГО ПОТОКА, содержащее регулирующий орган и усилитель давления, выполненные в виде соединенных между собой объемов,. заполненных газом-поглотителем нейтронов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапа:зона регулирования путем исключения паразитного поглощения нейтронов, регулирующий орган выполнен в виде ориентированного вдоль нейтронного потока сильфона, внутри которого ен ограиичи1090168

5 !

1

Изобретение относится к технике ядерных реакторов и предназначено для регулирования плотности направленного нейтронного потока, преимущественно на выходе горизонтальных экспериментальных каналов ядерных реакторов.

Известно, устройство,регулирования плотност и .нейтронного потока, состоящее из размещенного в нейтроны 6 ном потоке газовоге регулирующего органа и регулятора давления rasa

Не . в этом органе, содержащего запорную арматуру, ресиверы высокого и низкого давления, между котоФ рыми включен. насос 111.

Недостатками устройства являются невысокая надежность вследствие загрязнения газового контура устройства парами масла от насоса,. протечек запорной арматуры, проникновения радиоактивного трития (продукта взаимодействия Не с нейтронами )и окружающую атмосферу через сальнико" вые уплотнения; невысокая точность вследствие запаздывания на срабатывание запорной арматуры (клапаны

1 с, вентили с приводом 7 1 с ).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство регулирования плотности йейтронного потока, содержащее регулирующий орган и усилитель давления, выполненные в виде соединенньм между собой

:объемов, заполненньм газом-поглотителем нейтронов 12).

Устройство не содержит сальниковых уплотнений, паров масла, запор ной арматуры. Недостатками этого устройства являются паразитное поглощение нейтронов и узкий. диапазон ,регулирования из-за начального.давления Р и ограниченного коэффициено та его усиления К (обычно -К <10).

Ослабление плотности нейтронного потока Уп, проходящего через слой газа-поглотителя нейтронов е, выража. ется формулой

9=9,е

-2,©<еР

Ф где ар -..микроскопическое сечение поглощения нейтронов на единицу давления rasa npu нормальной температуре (для Не5 Й» 1,2 см ИПа );

Р - давление газе в диапазоне

Р СР СКР

Из формулы (1 ) следует, что в силу экспоненциальной зависимости

Ч/ У, от давления паразитное ослабление от начального давления P может быть значительным. Например, при К 2 отношение Ч, / Ч „,превьппает отношение М„„„ / „ц, т.е. паразитное ослабление превьппает диапазон регулирования.Уменьшить это ослабление— без сужения диапазона регулирования в данном устройстве невозможно, Целью изобретения является расширение диапазона регулирования путем исключения паразитного поглощения нейтронов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для регулирования плотности нейтронного потока, содержащем регулирующий орган и,усилитель давления, выполненные в виде соединенных между собой объемов, . заполненных газом-поглотителем нейтронов,: регулирующий орган выполнен в виде ориентированного вдоль нейтронного потока сильфона, внутри которого вдоль его оси установлен ограничитель сжатия.

Отличительной особенностью описываемого устройства регулирования . плотности нейтронного потока является выполнение регулирующего органа с переменной от нуля де Е. толщиной слоя газа-поглотителя нейтронов. Это достигается эа счет образования его из сильфона и двух доньев, одно из которых вытянуто внутрь сильфона и является ограничителем его сжатия,. а также за счет применения пружины сжатия, компенсирующей начальное

„растяжение сильфона. Поэтому паразит.ное поглощение нейтронов.от начального давления Р в устройстве

45. практически отсутствует. Требуемый диапазон регулирования задается начальным давлением газа-поглотителя нейтронов и подбором жесткости пружины.

На чертеже изображено устройство .для регулирования плотности нейтронного потока.

Регулирующий орган l расположен в зоне нейтронного потока 2 на выходе коллиматора 3 горизонтального

55 экспериментального канала. Регулирующий орган l выполнен из сильфона 4, ориентированного вдоль нейтронного потока 2. К торцам сильфо10901

3 на 4 прикреплены крышка 5 и ограничитель сжатия 6, к которым прикреплена пружина сжатия 7. Регулирую. щий орган 1 установлен коаксиально коллиматору 3, при этом сильфон 4 направлен вдоль нейтронного потока 2 с помощью держателя юстировочного устройства 8. Регулирующий орган l соединен с усилителем давления 9 трубкой 10. Усилитель давления 9 10 оборудован нагревателем ll и охлажда ется вентилятором 12. Регулирующий орган 1 и усилитель давления 9 заполнены газом-поглотителем нейтронов Не 13.

20

Устройство для регулирования плот. ности нейтронного потока работает следующим образом.

В исходном состоянии растяжение сильфона 4 от начального давления газа-поглотителя нейтронов полностью скомпенсировано пружиной сжатия, т.е. крышка 5 упирается в ограничитель сжатия 6. Толщина газового слоя меж 25 ду ними практически равна нулю. Поэтому на выходе регулирующего органа 1 плотность нейтронного потока максимальна и близка к плотности потока 9 на его входе. Для ослабления следует включить нагреватель

11, тогда давление газа-поглотителя нейтронов в сильфоне 4 возрастет и сильфон 4 расширится на величину с, определяемую жесткостью пружины сжатия 7 и упругостью .сильфона 4. З5

Между крышкой 5 и ограничителем сжатия 6 образуется слой газа-поглотителя нейтронов толщиной 1, который создает ослабление плотности нейтронного потока 2 на выходе регу 40 лирующего органа 1. Максимальное ослабление в устройстве регулиромиц вания плотности нейтронного потока достигается при максимальном давлении газа-поглотителя нейтронов, его величина равна tp е "Р макс макс о и может быть задана с помощью под-. бора жесткости пружины сжатия с учетом упругости сильфона 4.

Увеличение плотности нейтронного потока от („,а„ до Ю производится в обратном йорядке. Мощность нагре» вателя 11 уменьшают, температура газа-поглотителя нейтронов в усилителе давления 9 снижается за счет охлаждения его корпуса. ИнтенсивнОсть охлаждения повышает вентилятор 12. Одновременно с понижением температуры газа-поглотителя нейтронов в усилителе давления 9 уменьшается давление в регулирующем органе 1. Пружина сжатия 7 сжимает сильфон 4, уменьшая толщину слоя газа-: поглотителя нейтронов между крышкой

5 и ограничителем сжатия. Поглощающая способность регулирующего органа 1 уменьшается за счет уменьшения давления и толщины слоя газа-поглотителя нейтронов 13 в нем, V возрастает. Если выключить нагреватель ll то так будет продолжаться до тех пор, пока давление в описываемом устройстве не достигнет начальной величины, когда крышка 5 вновь упрется в ограничитель сжатия 6. Тогда плотность нейтронного потока 2 на выходе регулирующего органа 1 достигнет максимума, практически равного „, Таким образом, регулирование происходит за счет одновременного изменения давления газа-поглотителя

13 в регулирующем органе 1 и толщины газового слоя,в регулирующем органе 1, которая однозначно определяется равенством сил упругости пружины сжатия 7 и сильфона 4 силе давления газа-поглотителя нейтронов 13 на крышку 5 и ограничитель сжатия 6 сильфона 4.

Как показывает простой расчет эф" фективности устройства регулирования плотности нейтронного потока по формуле (1), для регулирования плотности нейтронного потока в широком диапазоне достаточно небольших пере-мещений сильфона 4 величиной в несколько миллиметров, Например, ослабление плотности Y= 0,54 бдостигаетр 0макс ". -ар Рмакс ° Если при нормальной температуре. P „„ 1 МПа, то 6 а„ 2 мм. При тех же параметрах и К 2 (Р - 0,5 МПа) замена прототипа предлагаемьик устройством снижает паразитное ослабление плотности от т -9 „ о макс

0,3 1, до нуля, а диапазон регулирования расширяет от „„„с- 4

0,2 "о до 1 V„„„"-0,5Ч . Уменьшение параэитного поглощения нейтронов существенно (на 20-ЗОЖ ) повышает плотность нейтронного потока на выходе устройства регулирования и повышает экспериментальные возможности горизонтальных экспериментальных каналов и экономические показатели.

Редактор С.Титова ТехредЛ.Мартяшова Корректор И.Муска, Заказ 8129/2 Тираж 407 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 l

Кроме того, описываемое устройство сушественно более надежно и безопасно. Например, скорость утечки газа-поглотителя нейтронов 13 . (в том числе и радиоактивного трития:)иэ устройства регулирования плотности нейтронного потока в атмосферу на.порядок меньше, чем в аналогичных устройствах C1 ) за счет отсутствия сальниковых уплотнений. Кроме того, в устройстве регулирования плотности нейтронного потока нет насоса — источника паров масла, нет запорной арматуры, 090168 . Ь так как в процессе регулирования давление газа во всех частях устройства одинаково. Непрерывный закон регулирования, реализованный в

> описываемом устройстве, дает выигрыш в точности, размер которого зависит от величины запаздывания на срабатывание запорной арматуры аналогичных устройств (1) и динамических

1р характеристик регулируемой величины.

К достоинствам устройства следует отнести простоту конструкции, технологичность. и доступность элементной базы.