Устройство пассивной защиты ядерного реактора на быстрых нейтронах

 

Сущность изобретения: устройство пассивной защиты ядерного реактора на быстрых нейтронах выполнено в виде головки, корпуса и хвостовика. По оси головки 1 закреплен шток 3, на котором последовательно размещены пружина 12, подвижный груз 8 с С-образным выступом 9, разъем из сопряженных выступов 5 и паза 6, охваченный подвижным кольцом 7, и пучок стержней-поглотителей 4. При сжатой пружине 12 груз 8 удерживается через коромысло 11 биметаллической пластиной 10. При аварийном повышении температуры теплоносителя биметаллическая пластина изгибается и освобождает груз 8, который С-образным выступом 9 сдвигает кольцо 7 и освобождает разъем по линии сопряжения выступа 5 и паза 6. В результате поглотитель 4 сбрасывается в активную зону и подавляет цепную реакцию. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к атомной энергетике, в частности к устройствам пассивной защиты ядерного реактора на быстрых нейтронах.

Известны пассивные защиты ядерных реакторов на быстрых нейтронах, в которых преобразователи аварийного сигнала выполнены с применением изменения формы материала с тепловым расширением, биметаллического элемента, сильфона, упругой мембраны, плавкого элемента, изменения магнитных свойств материала, увеличения давления газового поглотителя и др. [1] Известно устройство пассивной защиты ядерного реактора на быстрых нейтронах [2] в котором поглощающий стержень удерживается над активной зоной при помощи стопора, смещаемого биметаллическим элементом, установленным в отверстии для прохода теплоносителя. Данное устройство является наиболее близким к заявленному по совокупности признаков и принято за прототип.

Технической задачей изобретения является повышение надежности пассивной защиты ядерного реактора на быстрых нейтронах.

На фиг. 1 и 2 изображены соответственно продольные разрезы верхней и нижней частей устройства пассивной защиты ядерного реактора на быстрых нейтронах; на фиг. 3 вариант выполнения груза.

На фиг. 1 показана верхняя часть устройства, которая включает головку 1 с отверстиями 2 для теплоносителя, закрепленный по оси головки шток 3 с пучком стержней-поглотителей 4, разъем на штоке в виде радиально расположенных прямоугольного трапецеидального выступа 5 и паза 6, которыми части стержня сопряжены до образования цилиндра, подвижное вдоль оси кольцо 7, охватывающее разъем и груз 8, свободно перемещаемый на штоке. Груз 8 может быть выполнен с С-образным выступом 9 на нижнем торце. Устройство также содеpжит биметаллическую пластину 10, свободно размещенное на оси коромысло 11, пружину 12 и корпус 13.

На фиг. 2 показана нижняя часть устройства, состоящая из корпуса 13, в котором размещены радиационные нагреватели 14, и хвостовика 15. В активной зоне устройства предусмотрен зазор между пучком стержней-поглотителей 4 и радиационными нагревателями 14.

Устройство пассивной защиты ядерного реактора не быстрых нейтронах работает следующим образом.

В нормальном режиме через установленное в рабочую ячейку реактора устройство протекает поток теплоносителя в направлении, показанном стрелкой на фиг. 2, который последовательно омывает радиационные нагреватели 14, пучок стержней-поглотителей 4 и биметаллическую пластину 10. При этом одно плечо коромысла 11 удерживает груз 8 при сжатой пружине 12, а второе заведено в отверстие, выполненное в биметаллической пластине 10.

В аварийном режиме при повышении нейтронного потока тепловыделение в радиационных нагревателях 14 нарастает и подогревает омывающий эти элементы поток теплоносителя, который, в свою очередь, нагревает биметаллическую пластину 10, размещенную в отверстии 2 головки 1. В процессе подогрева биметаллическая пластина 10 изгибается и выходит из зацепления с консольным плечом коромысла 11.

В результате поворота последнего вокруг оси освобожденный груз 8 своим весом, усиленным действием пружины 12 ударом перемещает кольцо 7 вдоль оси штока 3, освобождает разъем по линии сопряжения прямоугольного трапецеидального выступа 5 и паза 6, в результате чего пучок стрежней-поглотителей 4 под действием собственного веса сбрасывается в область активной зоны реактора внутри корпуса 13 и прекращает цепную реакцию. Такое решение позволяет повысить надежность работы пассивной защиты, исключая возможность ошибочного вывода ее из строя.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ПАССИВНОЙ ЗАЩИТЫ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА НА БЫСТРЫХ НЕЙТРОНАХ, содержащее корпус с выполненными в нем отверстиями для прохода теплоносителя, по меньшей мере один биметаллический элемент, установленный в одном из отверстий, поглощающий элемент расположенный внутри корпуса соосно с ним и механически связанный с биметаллическим элементом, и радиационный нагреватель, расположенный в корпусе, отличающееся тем, что механическая связь поглощающего элемента и биметаллического элемента осуществлена посредством дополнительно установленных штока, коромысла, груза и кольца, причем корпус в верхней части снабжен головкой, шток одним концом закреплен в головке соосно с корпусом, а другим концом связан с поглощающим элементом, выполненным в виде пучка стержней поглотителей, при этом отверстия для прохода теплоносителя расположены выше поглощающего элемента и в одном из них свободно на своей оси установлено коромысло, одно из плеч которого служит упором для груза, помещенного с зазором на штоке и подпружиненного к головке, а другое плечо находится в зацеплении с одним концом биметаллического элемента, выполненного в виде пластины и другим концом прикрепленного к корпусу, при этом шток ниже места установки груза снабжен разъемом в виде радиально расположенных трапецеидальных выступа и паза, сопряженных с образованием цилиндра, охваченного подвижным вдоль штока кольцом, взаимодействующим с грузом при его перемещении, а радиационный нагреватель установлен в нижней части корпуса.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что груз выполнен в виде втулки с полукруглым выступом на нижнем торце.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что груз выполнен с расширяющимся книзу ступенчатым осевым отверстием, причем диаметр большего отверстия меньше диаметра подвижного кольца, но больше суммы удвоенной высоты трапецеидального выступа и диаметра стержня.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3