Устройство регулирования реактивности ядерного реактора

 

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАЛистических

РЕСПУБЛИК (я)з G 21 С 7/14

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2857838/25 (22) 21.12.79 (46) 23.06.93. Бюл. ЬЬ 23 (72) В.А.Баев и В.П,Николаев (56) Патент Швейцарии f4 371528, кл. G 21 С 7/00, опублик, 1966.

Емельянов И.Я., Воскобойников В.В. и Масленок Б.А. Основы проектирования механизмов управления ядерных реакторов. М., Атомиздат, 1978; с.50-52. (54Х57) 1.YCTPOACTBO РЕГУЛИРОВАНИЯ

РЕКТИВНОСТИ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА, содержащее электродвигатель, винтовой привод, регулирующие органы, причем ротор электродвигателя соединен с винтом, взаимодействующим с гайкой, соединенной и регулирующим органом перемещающимся в активной зоне, о т л и ч а ю щ е е с я тем, Изобретение относится к устройствам для регулирования ядерного реактора, в частности к устройствам, воздействующим.на распределение нейтронного потока вдоль оси активной зоны реактора.

Целью изобретения является выравнивание неравномерности энерговыделения по высоте активной зоны и повышение эффективности устройства.

На. фиг.1 представлен общий вид устройства регулирования реактивности ядерного реактора, продольный разрез; на фиг.2 — сечение А-А, на фиг.1; на фиг.3— второй вариант осуществления устройства, продольный разрез. .Устройство регулирования реактивности ядерного реактора содержит электродвигатель 1, включающий статор 2 и ротор

3, соединенный с винтом 4. Винт размещен

s активной зоне 5 и содержит размещенные что, с целью выравнивания неравномерности энерговыделения по высоте активной зоны, винт размещен в активной зоне и содержит расположенные по обе стороны от центра активной зоны резьбовые участки с резьбой противоположных направлений, с которыми взаимодействуют гайки.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что регулирующие органы. соединенные с одной из гаек выполнены в виде трубок, внутри которых с возможностью перемещения размещены регулирующие органы, соединенные с другой гайкой.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения эффективности, винт выполнен полым и сообщен с внешней системой подвода или удаления поглотителя через трубопровод, по обе стороны от центра активной эоны. обозначенной линией "а-а", резьбовые участки 6 и 7 с резьбой противоположных направлений с которыми взаимодействуют гайки 8 и 9. соединенные с траверсами 10 и С)

11. В первом варианте осуществления уст- ф ройства; изображенном на фиг.1 и-.:фиг.2 тра-, верса 10 соединена с регулирующими Оф органами, выполненными в виде стерней

12, а траверса 11 соединена с регулирующими органами, выполненными в виде трубок

13, охватывающих стержни 12. Регулирующие органы размещены в разрезных направляющих трубках 14. Винт 4 выполнен полым. Полость 15 винта и реакторный объем герметизируются подвижными уплотнениями 16 и 17. В полости винта находятся газ или жидкость, содержащие изотопы, имеющие высокое сечение поглощения нейтронов. Полость 15. винта сообщается с

820478

50 внешней системой подвода или удаления газа или жидкости через трубопровод 18. Во втором варианте осуществления устройства, показанном на фиг,3, траверсы 10 и 11 соединены с регулирующими органами 19 и

20, перемещающимися в направляющих разрезных трубках 21.

Работает устройство следующим образом.

При необходимости изменения мощности реактора, а также пуска, остановки реактора, компенсации процессов изменения реактивности, подается питание на электродвигатель 1, который с целью обеспечения дискретного управления реактором посредством электронно-вычислительной машины, может быть выполнен шаговым. Ротор 3 вращается и передает вращение винту 4 по резьбовым участкам 6 и 7 которого в противоположных направлениях перемещаются гайки 8 и 9, перемещая тем самым регулирующие органы 12 и 13 по направлению к центру активной зоны или обратно. Фиксация гаек от проворота обеспечивается размещением перемычек траверс 10 и 11 в прорезях трубок 14, При этом длина хода каждого регулирующего органа не превышает половины высоты активной зоны

На.з

". В первом варианте осуществления устройства регулирующие органы выбраны такой длины, что при самом дальнем располо>кении гаек 8 и 9 от центра активной зоны

"а-а", концы регулирующих стержней 12 размещены внутри трубчатых регулирующих органов 13. Таким образом, максимальное содержание поглотителя имеет место в центре активной зоны, т,е, там, где находится максимум нейтронного потока, а следовательно, и энерговыделений. Наличие же в центре активной зоны поглотителя снижает

"пик" нейтронного потока. Следовательно, уменьшается отношение максимальной величины удельных энерговыделений к средней величине удельных энерговыделений в активной зоне —, В то же время из-за

g Чмакс

g V расположения стержня 12 внутри трубки 13 наличие максимального количества поглотителя в центре активной зоны не приведет к слишком резкому снижению нейтронного потока и энеговыделений, поскольку в данном случае оказывает влияние эффект интерференции стержней, и эффективность коаксиально расположенных регулирующих органов будет ниже их суммарной эффективности. Г!ри перемещении гаек 8 и 9 к центру активной зоны и обратно перекоса нейтронного поля также не возникает, по5

40 скольку перемещение их осуществляется с равной скоростью, а равная эффективность регулирующих органов 12 и 13 может быть обеспечена расчетным путем. Во втором варианте исполнения устройства, показанном на фиг.3 стержни 19 и 20 обращены в другую сторону от центра активной зоны, а резьбовые участки 6 и 7 расположены непосредственно в активной зоне. Этот вариант позволяет устранить перекос нейтронного потока, но не позволяет устранить пик нейтронного потока в центре активной зоны.

Однако, в ряде случаев может оказаться целесообразным применение этого варианта, например, когда стержни 19 и 20 содержит топливо. Выполнение винта 4 полым и.ввод в полость 15 поглотителя способствует повышению эффективности устройства эа счет замены внутренних малонагруженных слоев конструкционного материала винта материалом хорошо поглощающим нейтроны.

Жидкий или газообразный поглотитель подводится или отводится через трубопровод

18. В полость 15 может вводиться также твердый поглотитель посредством какоголибо дополнительного привода. Ввод поглотителя в полость 15 может быть осуществлен при аварийном режиме работы реактора, а также для осуществления плавного регулирования реактора.

Использование устройства позволит уменьшить неравномерности энерговыделения и выгорания ядерного топлива по высоте активной зоны. Уменьшение неравномерности энерговыделения позволит повысить среднюю плотность энерговыделений в активной зоне, обеспечив тем самым возможность повышения мощности реактора при тех же габаритах зоны, а также позволит повысить надежность активной зоны реактора с водяным теплоносителем с точки зрения кризиса теплообмена. Уменьшение неравномерности выгорания ядерного топлива позволит повысить глубину выгорания топлива, продлив тем самым кампанию реактора, что даст большой экономический эффект. Устройство позволяет использовать электронно-вычислительные машины для управления реактором, поскольку выполнение электродвигателя шаговым позволит осуществлять дискретное перемещение регулирующих органов, Устройство позволяет создать систему регулирования, разветвленную по радиусу активной зоны, что позволит уменьшить неравномерность энерговыделений также по радиусу. Достигается это тем, что одним приводом может перемещаться несколько регулирующих органов, а также тем, что соосная установка электродвигателя с винто-. вым приводом позволяет обеспечить незначительные диаметральные габариты устройства. Устройство не требует принятия специальных конструктивных мер для исключения выброса регулирующего органа из зоны при разуплотнении реактора или при землетрясении, поскольку при возникновении вертикальных сил, действующих на обе гайки в одном направлении, последние останутся на месте, так как имеют резьбу противоположных направлений, Устройство может осуществлять перемещение регули5 рующих органов большой массы, поскольку мощность электродвигателя затрачивается лишь на преодоление сил трения, а не на подъем груза.

820478

Составитель

Техред М.Моргентал Корректор С,Пекарь

Редактор Л.Письман

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2376 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5