Преобразователь нейтронного потока прямодействующей аварийной защиты ядерного реактора
Сущность изобретения: в преобразователе увеличение давления формируется в аварийный сигнал не только при превышении мощности выше заданного уровня, но и при увеличении скорости нарастания нейтронного потока выше установленного предела. Устройство содержит ампулу, заполненную термочувствительным к нейтронам газом, например, 3He и размещенную в активной зоне реактора. Ампула соединена капилляром с объемом вне активной зоны, имеющим упругую мембрану, снабженную пустотелой иглой. Объем размещен в дополнительном замкнутом объеме и сообщается с последним через дросселирующее отверстие, образуя диффренцирующее звено сигнала в форме импульса, поступающего из ампулы. Аварийный сигнал в дифференцирующем звене преобразуется в перемещение упругой мембраны с иглой, которое приводит к разрушению плоской мембраны, удерживающей поглотитель нейтронов, например, 3He или 10BF3 в аккумулируюшщем ресивере. Инжекция поглотителя в полость, размещенную по высоте внутриреакторного пространства, происходит за счет внутреннего давления газа в ресивере. В преобразователе имеется устройство, перекрывающее дросселирующее отверстие при увеличении давления в ампуле выше заданного, после чего аварийный сигнал формируется как функция от величины нейтронного потока. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к технике ядерных реакторов и предназначено для использования в системе прямодействующей газовой аварийной защиты. Цель изобретения повышение надежности и точности срабатывания прямодействующей аварийной защиты. Для достижения поставленной цели термонейтронный преобразователь прямодействующей аварийной защиты содержит ампулу, наполненную газом, взаимодействующим с нейтронами по экзотермической реакции, и соединенную капилляром с объемом, имеющим упругий элемент, например, мембрану, причем объем с упругим элементом размещен в дополнительном замкнутом объеме, отделенным от первого через отверстие малого диаметра, при этом диаметр отверстия выбран таким, чтобы обеспечивалось условие 
0, где р=f(
) давление газа в ампуле, плотность нейтронного потока. Замкнутый объем, в котором размещен дополнительный объем, соединенный капилляром с ампулой, имеет по крайней мере одну подвижную стенку, установленную с возможностью перемещения, зависящего пропорционально от давления в ампуле и вызывающего закрытие отверстия малого диаметра по достижении заданного давления. В предлагаемом термонейтронном преобразователе для прямодействующей аварийной защиты реактора используется эффект энерговыделения в объеме нейтронно-поглощающего газа, например, гелия-3, и его разогрев в результате ядерной реакции: 3He + n _
p
+3H+0,764 МэВ Преобразователь вызывает срабатывание защиты не только при превышении мощности сверх установленного уровня, но и скорости нарастания нейтронного потокам выше заданного предела. Последнее качество достигается за счет наличия дифференцирующего звена. Оно преобразует сигнал об изменении давления в аварийный в том случае, если скорость увеличения давления будет больше установленного допустимого значения. Совокупность указанных свойств преобразователя повышает надежность и точность срабатывания аварийной защиты, поскольку появляется возможность остановки реактора при аварийном разгоне даже до выхода реактора на полную мощность, а также предупредить ложные срабатывания системы при незначительном долговременном локальном перекосе нейтронного поля. На чертеже представлен вариант предлагаемого термонейтронного преобразователя прямодействующей аварийной защиты реактора. Он состоит из ампулы 1, заполненной термочувствительным к нейтронам газом и размещаемой в активной зоне 2 реактора. Ампула соединяется капилляром 3 с объемом 4, имеющим упругую мембрану 5. Мембрана снабжена пустотелой иглой 6. Газовый дроссель 7 совместно с подмембранной полостью 8 образует дифференцирующее звено. Промежуточная полость 9 с одной стороны разделена с объемом 8 тонкостенной перегородкой 10 малого диаметра, с другой стороны имеет упругую мембрану 11 с закрепленным ножом 12. Торцовая поверхность объема 8 связана с остальной частью через упругий элемент 13, а с окном 14 жесткой связью. Термонейтронный преобразователь может составлять с системой ПАЗ единое устройство, как указано на рисунке, где 15 аккумулирующий объем с поглотителем нейтронов, например, 3Не или 10ВF3, запечатанный мембраной 16, разделяющей аккумулирующий объем с коллектором 17, к которому подходят из активной зоны реактора трубки 18, коллектор и трубки образуют рабочую полость. Устройство работает следующим образом. При увеличении нейтронного потока в ампуле 1 за счет дополнительного энерговыделения при нейтронно-ядерной реакции и разогрева в нем газа формируется импульс движения, который через капилляр 3 и отверстие 7 передается в полость 8. Наличие дросселирующего отверстия 7 приводит к возникновению разности давлений в полостях 4 и 8, являющейся функцией скорости нарастания давления (нейтронного потока) в ампуле, которое воспринимается упругой мембраной 5. При аварийном значении скорости изменения давления в ампуле прогиб мембраны 5 приводит к перемещению иглы 6, разрушению тонкостенной перегородки 10 и увеличению давления в полости 9. Это давление в свою очередь вызывает перемещение мембраны 11 и ножа 12, который разрушает мембрану 16 объема 15. Быстрая инжекция сжатого нейтронно-поглощающего газа в рабочую полость 17 и 18 приводит к компенсации реактивности ядерного реактора 2. При медленном увеличении мощности реактора со скоростью нарастания нейтронного потока, находящейся вне диапазона чувствительности преобразователя, по достижении определенного установленного уровня нейтронного потока срабатывает устройство, содержащее элементы 13 и 14 и дросселирующее отверстие перекрывается. После этого сигнал в преобразователе формируется как функция от величины нейтронного потока.
Формула изобретения
1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НЕЙТРОННОГО ПОТОКА ПРЯМОДЕЙСТВУЮЩЕЙ АВАРИЙНОЙ ЗАЩИТЫ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА, содержащий ампулу, наполненную газом, взаимодействующим с нейтронами по экзотермической реакции, и соединенную капилляром с объемом, имеющим упругий элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности срабатывания аварийной защиты, объем с упругим элементом размещен в дополнительном замкнутом объеме, отделенном от первого через отверстие малого диаметра, при этом диаметр отверстия выбран таким, чтобы обеспечивалось условие
где P=F() давление газа в ампуле; плотность нейтронного потока. 2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что замкнутый объем, в котором размещен дополнительный объем, соединенный капилляром с ампулой, имеет по крайней мере одну подвижную стенку, установленную с возможностью перемещения, пропорционально зависящего от давления в ампуле и вызывающего закрытие отверстия малого диаметра по достижении заданного давления.MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 10-2002
Извещение опубликовано: 10.04.2002
