Устройство для управления ядерным реактором

 

":а ..-тСКА а А

Союз Советскнк

СЬ@на/йи@тиявеник Респубпик ои497882 osveTEH«

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву(22) Заявлено 17.05.74 (2f) 2024927/26-25 с присоединением заявки М(23} Приоритет (43) Опубликовано251228. Бюллетень М 47 (45) Дата опубликования описания 28.12,78 (5!) М. Кл.

621 С 7/36

Государственным комитет

Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК621.039.5 (088.8) (72) Автори изобретения

И. Я. Емельянов, E.В.Филнпчук, П.Т.Потапенко н Г.Т.Потапенко (7I) Заявитель

Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерна-физический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЯДЕРНЫМ

PEAKT0P0N

Изобретение может быть использовано, например, на реакторах типа

РБМК, на тяжеловодных реакторах и других.

В настоящее время на известном О реакторе применяются стержни СУЗ, снабженные вытеснителями длиной 5 м, т.е. жидкостное управление практически не применяется. Однако известно, что жидкостное управление позволяет ®0 получать лучшее распределение мощнос- ти по активной зоне эа счет более мягкого воздействия на распределение и лучшего расположения жидкого поглотителя.

Известное устройство для управления ядерным реактором состоит из канала, частично заполненного поглощающей нейтроны жидкостью, стержня аварийной защиты и размещенного в нижней части канала плавучего пустотелого вытеснителя из малопоглощающего нейтроны материала с упорами для ограничения хода вытеснения вверх.

Изменение реактивности, вносимой в реактор, в устройстве осуществляется путем изменения уровня жидкости в канале. Для этой цели на нижней отводящей линии установлен вентиль. зо

Однако известное устройство имеет пленочный режим течения воды в канале

СУЗ, в связи с чем трудно установить и невозможно измерить уровень жидкости в условиях активной зоны, возможны колебания уровня при изменении давления (расхода) воды на входе в канал.

Это затрудняет управление и ограничи-, вает позможности выравнивания распределения мощности по высоте.

Кроме того, по ряду причин (глав" ным образом, из-за опасности коррозии) на действующем реакторе РБМК не допускается пленочный режим, поэтому в настоящее время невозможно использование такого устройства.

Для оптимального выравнивания мощности по высоте при изменениях оперативного запаса реактивности необходимо перемещать не только верхнюю границу поглощающего столба, но и нижнюю, В известном устройстве нижняя граница неподвижна в активной зоне вследствие нахождения вытеснителя на упоре.

Цель изобретения — выравнивание мощности по высоте активной зоны.

Это достигается тем, что к концу стержня прикреплен другой вытеснитель, нижний вытеснитель лншен упора и снабжен несколькими поясами иэ магнитного

497882

l5 материала с разными внешними диаметрами, а вне канала установлен электромагнит для удержания нижнего вытеснителя.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство; на фиг.2 - разрез А-A фиг.1 °

Оно содержит канал 1, стержень 2 6 аварийной зашиты (сервопривод не показан), столб поглощающей нейтроны жидкости 3 и нижний плавучий вытеснитель 4. Ка", показывают эксперименты на гидростенде, для реактора PENK 10 с каналом СУЗ с внутренним диаметром

82 мм, пустотелый тонкостенный вытеснитель с внешним диаметром 75 мм является надежно плавучим при расходах

2-3 м /час.

К концу стержня 2 подвешен другой вытеснитель 5, заполненный замедлителем для биологической защиты в крайнем нижнем положении. стержня (при сбросе защиты).

Нижний плавучий вытеснитель 4 лишен упоров и снабжен несколькими поясами 6 и 7 из магнитного материала, например, нержавеющей стали, укрепленными на вытеснителе.

В нижней части канала вне его уста новлен электромагнит 8, в корпусе (статоре) которого имеются полюса 9 электромагнита и обмотки 10 полюсов.

Зазоры между каналом и поясами 6 и 7 различаются по величине, т.е.

30 внешние диаметры поясов 6 и 7 отличаются друг от. друга. Этот конструктивный признак позволяет по величине переменного тока, потребляемого электромагнитом 8, регулировать положение 36 нижнего вытеснителя 4, так как индуктивное сопротивление обмоток в основном определяется величиной зазора между полюсами 9 и поясами 6 и 7.

В качестве примера приведем основ- 40 ные параметры предлагаемого устройства для реактора РБМК. з

Расход воды номинальный 2-2,5 м/ч, режим течения — полное заполнение.

Длина верхнего вытеснителя, заполненного графитовым порошком, 1-2 м, возможно наличие телескопической час- 45 ти, как показано на чертеже (на реакторе РБМК ЛЛЭС используется вытеснитель длиной 5 м, в том числе 1 м телескопическая часть).

Длина нижнего пустотелого вытес- 50 нителя 3-4 м, и он собран из нескольких звеньев.

Расстояние между поясами 6 и .7 составляеТ 0,5-1 м, пояс 7 укреплен на нижнем конце вытеснителя. 55

Внешний диаметр вытеснителей 75 мм, внутренний диаметр канала 1-82 мм.

Внешние диаметры поясов 6 и 7 при:мерно 75 мм и 74-73 мм.

Устройство работает следующим 60 образом.

При номинальной мощности стержень

2 выведен и" активной эоны и за счет 65 вытеснения жидкого поглотителя иэ периферийных областей активной зоны поглощающий гидростолб располагается лишь в центральной части активной эоны длиной 40-60% ее высоты, чем и обеспечивается выравнивание распределения мощности по высоте.

Управление реактором и распределением мощности осуществляется следующим образом.

Удаляют поглотитель из канала путем обесточивания электромагнита 8.

В этом случае вытеснитель 4, всплывая вверх, соединяется с верхним вытеснителем и поглотитель удаляется из центральной наиболее эффективной части реактора. Перемещение верхней границы гоглощающего гйдростолба осуществляется совместно со стержнем его сервопроводом и контролируется указателем положения. Перемещение нижней границы гидростолба осуществляется путем перемещения к электромагниту 8 верхнего или нижнего поясов. При этом перемещение вверх осуществляется за счет всплытия вытеснителя при кратковременном обес- точивании электромагнита, а перемещение вниз за счет увеличения расхода воды через канал до значения, при котором происходит надежное погружение вытеснителя 5 вниз (для РБМК это расход около 4 м /ч), а также кратковременного обесточивания электромагнита 8. Таким образом, можно переместить любой пояс к электромагниту, полностью удалить вытеснитель вниз или соединить два вытеснителя.

Укаэанные операции позволяют перемещать независимо нижнюю и верхнюю границу поглощающего гидростолба, либо удалять его из активной эоны, чем и достигается выполнение поставленной цели.

Следует заметить, что это устройство может быть использовано и при пленочном режиме течения жидкости через канал.

Эффект от применения предлагаемого устройства по сравнению с применяе- . мыми на реакторе РБМК заключается в возможности значительного улучшения распределения мощности по высоте и получения экономии за счет лучших условий выгорания топлива, снижения температур графита, топлива.

Формула изобретения

Устройство для управления ядерным реактором, содержащее канал с поглощающей нейтроны жидкостью, стержень аварийной защиты и плавучий вытеснитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью выравнивания мощности по высоте активной зоны, к стержню аварийной защиты прикреплен допол497882

Фиг 2

Фме.1

ЦНИИПИ Заказ 7306/48 Тираж 523 Подписное

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4 нительный вытеснитель, на плавучем вытеснителе закреплено по меньшей мере два пояса из ферромагнитного материала с разными внешними диамет(:, ми, а в нижней части канала вне его установлен электромагнит.