Способ жидкостного регулирования реактивности ядерного реактора

 

СПОСОБ ЖИДКОСТНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕАКТИВНОСТИ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА путем подачи в канал регулирования смеси нейтронно-поглощающей жидкостии нейтрального газа, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности регулирования, смесь подают в канал регулирования в виде раствора нейтрального газа в поглощакедей жидкости и уменьшают парциальное давление газа до уровня, обеспечивающего вьщеление газа и образование двухфазной смеси.4;ii>&УП|Од^ ^С*9Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦЮЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

A (1% (1}) (gg 4 G 21 С 7/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н Автсжсноьы свидетельству

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 1838220/26-25 (22) 20.10.72 (46) 23.05.86. Бюл, Ф 19 .(72) P.P. Ионайтис и В.В. Черняев

i(53) 621.039.5(088.8) (54)(57) CFIOCOB ЖИДКОСТНОГО РЕГУЛИРО:ВАНИЯ РЕАКТИВНОСТИ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА путем подачи в канал регулирования смеси нейтронно-поглощающей жидкости и нейтрального газа, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыше-: ния надежности регулирования, смесь подают в канал регулирования в виде раствора нейтрального газа в поглощающей жидкости и уменьшают парциальное давление газа до уровня, обеспечивающего вьделение газа и образо- . вание двухфазной смеси.

53983

Изобретение относится к жидкостному регулированию реактивности ядерI ного реактора путем изменения плотности двухфазной газожидкостной смеси, состоящей из нейтронно-поглощающей жидкости и нейтрального газа, в каналах регулирования, расположенных в активной зоне реактора.

Известен способ двухфазного жидкостного регулирования, согласно которому поглощающую жидкость и нейтральный газ подают по трубопроводам к смесителю, расположенному на входе в канал регулирования. На выходе иэ смесителя (т.е. в канале) образуется двухфазная смесь, плотность которой меняют, изменяя регулятором расход жидкой фазы. С изменением плотности изменяется и реактивность реактора.

Известно также, что для создания устойчивой мелкодисперсной двухфазной смеси гаэ впускают в жидкость через перфорированные решетки, выполненные, например, иэ металлокерамики (иэ спеченных шариков).

Недостатком известного способа является возможность некачественного смешивания, т.е. воэможность образования неустойчивой структуры двухфазной смеси, получаемой в смесителе, расположенном вблизи активной зоны, в неудобном, ограниченном по габаритам месте. Необходимость подводить к каналу регулирования отдельно жидкость и газ по автономным трубопроводам усложняет систему, реализующую этот способ. Наконец, при пропускании газа через мелкопористые решетки не исключается возможность сравнительно быстрого их засорения, что также влияет на надежность системы в целом. Для повышения надежности регулирования нейтронно-поглощающую среду поают к каналу регулирования в виде раствора (или эмульсии) нейтрального (в смысле воздействия на реактивность реактора) газа в поглощающей жидкости, подготовленного вне активной зоны любым известным способом. На входе в канал регулирования раствор пропускают через дроссель, при прохождении через который падает давление текущей среды, в результате чего из раствора выделяется газ и образуется двухфазная смесь. Эту смесь после канала регулирования пропускают через регулятор давления и регулирование реактивности осуществляют изменением количества выделившегося иэ раствора при изменении давления газа и, следовательно, плотности двухфазной нейтронно-поглощающей среды.

Для образования тонкодисперсной смеси при уменьшенной опаности засорения дросселя насыщенный раствор перед подачей в канал регулирования пропускают через дросселирующий слой свободно насыпанных шариков (или других тел), расположенных между ограничительными решетками, установленными на входе в канал регулирования. При этом пазы или перфорация в решетках выполнены таких геометрических размеров, что, с одной стороны, решетки практически не оказывают дросселирующего действия в потоке среды, а, с другой стороны, они удерживают шарики.

На фиг. 1 показана принципиальная схема для реализации предлагаемого

1О

20 способа; на фиг. 2 — схема пропускания среды через слой шариков; на фиг. 3 — расчетные графики зависимости плотности смеси от соотношения

25 расходов, давлений и растворимости.

Система двухфазного жидкостного регулирования с переменной растворимостью содержит напорный аккумуляторсмеситель 1, раздающий коллектор 2, З0 подводящий трубопровод 3, дроссель 4, канал 5 регулирования, расположенный в активной зоне 6, отводящий трубопровод 7, регулирующий вентиль 8, сборный коллектор 9, теплообменники

10, газодувку i 1 и насос 12.

Дроссель 4 состоит из ограничительных решеток 13 с пазами 14 и слоя шариков 15. Устройства для. удаления радиолитического газа, для очистки жидкой и газообразной фазы на фиг.t не показаны, они такие же, как в известных системах.

В аккумуляторе-смесителе 1 жидкость и газ смешивают любым из способов, известных из химической технологии: противотаком, перемешиванием, давлением и т.п. Полученный раствор или эмульсию подают по трубопроводу 3 к головке канала 5 регулирова50 ния, расположенного в активной зоне

6, и пропускают через дроссель 4. При прохождении среды через слой шариков

15 (или другой насыпки) давление в потоке падает и иэ раствора выделяется газовая фаза — образуется двухфазная смесь, которая вследствие прохождения среды через множество пор имеет тонкоднсперсную, следовательно, устойчивую структуру. Образующиеся пузырьИз графиков видно, что несложно подобрать технически приемлемые соотношения расходов, давлений и растворимостей для получения изменения плотности в широком диапазоне.

3 4539 ки придают подвижность слою шариков, вследствие чего возможность засорения значительно уменьшается. Двухфазную смесь после канала 5 регулирования по трубопроводу 7 подают через регулирую. щий вентиль 8 и теплообменник 10 в сливной бак, откуда газ газодувкой 11, а жидкость насосом 12подают в аккумулятор-смеситель .

Возможная другая очередность расположения основных элементов: регулятор давления, канал, дроссель. Реактивность регулируют изменением регулирующим вентилем 8 давления в канале 5 регулирования. С изменением давления изменяется количество выделившегося из раствора газа и, следовательно, плотность двухфазной смеси, которая пропорциональна реактивности.

Следовательно., изменением положения регулирующего вентиля 8 изменяют реактивность реактора.

Таким образом, по предлагаемому способу процесс смешивания нейтроннопоглощающей жидкости н нейтрального д газа вынесен в удобное помещение требуемых габаритов, уменьшено вдвое

83 4 число магистралей, подходящих к каналу регулирования, уменьшена опасность засорения дросселей, а в целом упрощена система, реализующая способ, и повышена ее надежность.

На фиг. 3 показаны расчетные взаимозависимости относительных величин: плотности p,„ / p (где p Ä - плотность смеси, p — плотность жидкости), давлений Р. / Р„ (где Р; — давление в канале регулирования, p„ начальное давление), Р„ / Р„ (гдеР„конечное давление), расхода 4; /6 (где 6; — расход, соответствующий давлению Р;, 4 „— максимальный расход) и растворимости К - C; /P; (где С; — растворимость газа в жидкости при давлении Р; ). Зависимости построены для систем: вентиль— канал — дроссель и дроссель — каналчентиль. т

453983 ñå 4

og

О

f

Юн дала

10/

f2 gl ( 3

84 Ц4

2105

У6 Об

7 ц7

48 08 иои

456 /0

Корректор Е. Рошко

Техред В.Кадар

Редактор О. Кузнецова

Заказ 2792/2

Тираж 386 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4