Орган управления ядерного реактора

 

Изобретение относится к ядерной технологии и может быть использовано в системах управления и защиты ядерных реакторов. Цель изобретения - повышение надежности и радиационной безопасности за счет снижения прострельного радиационного излучения. Охлаждающая вода, стекающая по стенкам канала 1 пленкой попадает в зазор между каналом 1 и стержнем-поглотителем 3. Из указанного зазора часть воды перетекает в зазор между стержням-поглотителем 3 и газовой трубкой 11 через каналы 18, выполненные в формирователях 15, и образует дополнительный защитный столб воды. Суммарное гидросопротивление зазоров и отверстий выбрано из условия полного заполнения зазора между стержнем-поглотителем 3 и каналом 1. 4 ил.

Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано для управления ядерных реакторов, преимущественно уран-графитовых, с жидким теплоносителем. Цель изобретения повышение надежности и радиационной безопасности за счет снижения прострельного радиационного излучения. На фиг. 1 изображен орган управления ядерного реактора, общий вид; на фиг. 2 сечение А-А на фиг.1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 3. Орган управления ядерного реактора расположен внутри канала 1, проходящего через активную зону 2 ядерного реактора. Орган управления содержит стержень-поглотитель 3, состоящий из кольцевых звеньев-труб 4, заполненных поглотителем. Кольцевые звенья-трубы 4 соединены между собой посредством шарниров 5 байонетного типа. Шарнир 5 образован концевыми элементам соединяемых друг с другом кольцевых звеньев, при этом концевой элемент верхнего звена охватывается концевым элементом нижнего звена. Стержень-поглотитель 3 установлен с кольцевым зазором 6 внутри канала 1 с возможностью перемещения вдоль его оси. Его перемещение осуществляется посредством захвата 7, соединенного шарнирно с верхним звеном стержня-поглотителя 3, и тягой привода (на фигурах не показан). В захвате 7 выполнены полость 8 и газопроводящие отверстия 9. Захват 7 выполнен с диаметром, превышающим диаметр внутренней полости стержня-поглотителя 3. На нижнем конце стержня-поглотителя 3 установлен пленкообразователь 10, выполненный в виде усеченного конуса. Внутри стержня-поглотителя 3 размещена газовая трубка 11, при этом между трубкой 11 и внутренней стенкой стержня-поглотителя 3 образован кольцевой зазор 12. Нижний конец газовой трубки 11 укреплен в пленкообразователе 10, а ее верхний конец выходит за пределы верхнего звена стержня-поглотителя 3 и входит в полость 8 захвата 7. Над стержнем-поглотителем имеется газовая попасть 13, которая соединена с газовой полостью 14 под стержнем-поглотителем 3 посредством газопроводящих отверстий 9, газовой полости 8 в захвате 7 и газовой трубки 11. Орган управления снабжен формирователями 15 потока теплоносителя, которые размещены по высоте стержня-поглотителя 3 (в местах, свободных от поглотителя) и выполнены в шарнирах 5, при этом охватывающая часть шарнира 5 выполнена в нижнем из соединяемых друг с другом кольцевых звеньев-труб 4, а охватываемая часть в верхнем. Охватывающая часть по внутреннему периметру снабжена выступами 16, которые чередуются с впадинами 17. При этом выступы 16 контактируют с наружной поверхностью охватываемой части, а впадины 17 образуют с ней каналы 18 для прохода теплоносителя. Каналы 18 соединяют кольцевые зазоры 6 и 12 между собой. Общее проходное сечение каналов 13 выбрано по отношению к проходному сечению кольцевого зазора между каналом 1 и охватывающей частью шарнира 5 таким, чтобы обеспечивалось направление основной массы (приблизительно 80%) теплоносителя в кольцевой зазор 6. Это соотношение рассчитывается по известным зависимостям. Орган управления ядерного реактора работает следующим образом. С помощью привода в режиме ручного или автоматического регулирования стержень устанавливается в требуемое по высоте положение. Теплоноситель поступает через подводящий трубопровод в головку канала (на фигурах не показаны) и далее в канал 1. Затем теплоноситель поступает на стержень-поглотитель 3, при этом основная его часть идет в зазоре 6 между стержнем-поглотителем 3 и каналом 1, а другая часть поступает через каналы 18 формирователей 15 потока теплоносителя в зазор 12 между внутренней стенкой стержня-поглотителя 3 и газовой трубкой 11 и выходит через канал 18 в самом нижнем шарнире стержня в основной поток, т.е. в зазор между пленкообразователем 10 и каналом 1. После пленкообразователя 10 теплоноситель течет по стенке канала 1 в виде тонкой пленки, переходящей в сплошной столб на уровне нижней границы активной зоны. Газ поступает в канал 1 за счет эжекционного захвата жидкостью, при этом газ поступает через газожидкостный клапан (на фигурах не показан) в верхнюю надстержневую газовую полость 13 и далее через газопроводящие отверстия 9 и полость 8, выполненные в захвате 7, направляется во внутреннюю полость газовой трубки 11 и выходит через ее нижний конец в подстержневую газовую полость 14. Газовая трубка 11 обеспечивает постоянное сообщение над- и подстержневых полостей, поэтому при любом движении стержня-поглотителя 3 перемещение газа происходит практически беспрепятственно, т.е. он не оказывает сопротивление движению стержня-поглотителя 3. Предлагаемый орган управления ядерного реактора позволяет повысить надежность и радиационную безопасность. Это достигается получением распределенного по высоте стержня потока теплоносителя. Кроме того, гидравлическое сопротивление увеличивается, что обеспечивает полное заполнение зазора между стержнем и каналом. Кроме того, минимальное время перемещения вниз описываемого органа уменьшается. Повышение скоростной эффективности А3 существенно повышает безопасность эксплуатации реактора, в частности предотвращает крупные аварии, могущие произойти при грубом нарушении правил эксплуатации реактора. Изобретение позволяет устранить положительные выбеги реактивности, что способствует стабилизации работы реактора, а также повышается экономичность его эксплуатации за счет снижения паразитного поглощения нейтронов в каналах СУЗ.

Формула изобретения

Орган управления ядерного реактора, содержащий стержень-поглотитель, состоящий из шарнирно соединенных кольцевых звеньев и установленный с зазором в канале с возможностью перемещения с помощью захвата, пленкообразователь и газовую трубку, размещенную с зазором внутри стержня и сообщающую газовые полости над и под стержнем-поглотителем, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и радиационной безопасности за счет снижения прострельного радиационного излучения, он снабжен формирователями потока охлаждающей жидкости, размещенными по стержню-поглотителю и направляющими часть потока охлаждающей жидкости из зазора между стержнем-поглотителем и каналом в зазор между газовой трубкой и стержнем-поглотителем, а их суммарное гидравлическое сопротивление выбрано из условия полного заполнения зазора между стержнем-поглотителем и каналом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4