СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ В ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОМ ЯДЕРНОМ РЕАКТОРЕ ТВЭЛОВ В РЕЖИМЕ ЦИКЛИЧЕСКОГО ИЗМЕНЕНИЯ МОЩНОСТИ Российский патент 2011 года по МПК G21C7/22 

Изобретение относится к ядерной энергетике в области управления внутриреакторными процессами и может быть использовано при проведении испытаний твэлов в режиме циклического изменения мощности в исследовательском ядерном реакторе с целью расширения экспериментальных возможностей для улучшения условий моделирования происходящих процессов.

Для изучения поведения твэлов новых и усовершенствованных конструкций и обоснования их работоспособности в исследовательских реакторах проводят испытания в стационарных, переходных и аварийных режимах. Одним из видов испытаний является режим, моделирующий суточное регулирование мощности энергетического реактора - циклическое изменение мощности. Эксперимент предусматривает в каждом цикле поочередное увеличение и уменьшение линейной мощности твэлов до двух и более раз. Переход с одного уровня линейной мощности на другой осуществляют за 20-30 мин с выдержкой в стационарном режиме в течение 6-12 ч.

Известен способ испытания твэлов в режиме циклического изменения мощности [Алексеев А.В., Калыгин В.В., Малков А.П. и др. Формирование нейтронно-физических условий для проведения в реакторе МИР испытаний твэлов ВВЭР в нестационарных режимах с увеличением мощности. - Атомная энергия, 2008, т.104, вып.5, с.279-284.], предусматривающий размещение в экспериментальном устройстве четырех испытываемых твэлов и четырех поглощающих пластин, которые перемещают от одной пары твэлов к другой, что обеспечивает изменение мощности твэлов в ~1,5 раза.

К недостаткам указанного способа относится ограниченный диапазон изменения мощности твэлов.

Известен способ испытания твэлов в режиме циклического изменения мощности [Андреев В.И., Егоренков П.М., Колядин В.И. и др. Применение газообразного поглотителя для испытаний твэлов в нестационарных режимах. // Атомная энергия, т.51, вып.5, 1981, с.302-304.], в котором канал с экспериментальной ТВС окружают экраном, выполненным в виде спирали, заполненной газообразным поглотителем нейтронов - ³Hе. За счет изменения давления газа в трубках спирали меняют поглощающую способность экранов, что приводит к изменению плотности потока нейтронов и соответственно к увеличению или уменьшению мощности твэлов. К недостаткам указанного способа относится необходимость многократной в течение кампании компенсации вводимой реактивности органами регулирования реактора при изменении концентрации поглотителя в трубках спирали, что приводит к нежелательному изменению мощности в других участках активной зоны.

Указанные недостатки устраняются тем, что в способе испытания в исследовательском ядерном реакторе твэлов в режиме циклического изменения мощности размещают испытываемые твэлы одновременно в двух каналах реактора с близкими нейтронно-физическими характеристиками, оснащенных экранами, предназначенными для подачи газообразного поглотителя, выводят реактор на мощность, меняют поглощающую способность и соответственно мощность твэлов в каналах путем изменения давления газообразного поглотителя в экранах, причем при снижении давления газообразного поглотителя в экране одного канала синхронно увеличивают давление газообразного поглотителя в экране другого канала.

Диапазон изменения мощности твэлов регулируют изменением давления газообразного поглотителя в экранах каналов.

Новыми существенными отличиями по сравнению с прототипом являются:

- проведение испытаний исследуемых твэлов одновременно в двух каналах реактора;

- осуществление компенсации вводимой реактивности синхронным изменением в противофазе давления газообразного поглотителя в экранах двух каналов.

Это позволяет сделать вывод, что заявляемое решение обладает "новизной" и "изобретательным уровнем".

Предложенный способ испытания твэлов иллюстрируется следующим примером.

В исследовательском реакторе МИР необходимо испытать в режиме циклического изменения мощности твэлы новой конструкции. Для этого их собирают в две одинаковые экспериментальные ТВС, например, в форме «беличьего колеса», по оси которого расположен экран в виде полого вытеснителя, предназначенный для закачки ³Не. Обе ТВС устанавливают в петлевые каналы, например, третьего ряда активной зоны. Близкие нейтронно-физические характеристики обеспечивают загрузкой вокруг петлевых каналов штатных ТВС реактора с одинаковым выгоранием, например «свежие» ТВС, а также одинаковой глубиной погружения ближайших к петлевым каналам органов регулирования.

Экраны подключают к системе подачи ³Hе и выводят реактор на мощность, обеспечивающую начальные параметры испытаний. После достижения требуемых параметров экран первого канала в течение заданного времени заполняют ³Hе до давления 1,5 МПа. При этом мощность твэлов в данном канале снижается в ~2,5 раза и вводится отрицательная реактивность ~0,5 β_эфф, которую компенсируют извлечением органов регулирования реактора. В таком режиме реактор работает 6-12 часов в соответствии со сценарием эксперимента. Затем давление ³Не в экране первого канала снижают до исходного значения, одновременно закачивая ³Не в экран второго канала до давления 1,5 МПа. Мощность твэлов в первом канале возрастает, а во втором снижается в ~2,5 раза. Реактивность активной зоны при этом не меняется. Далее циклы повторяют с заданной периодичностью до завершения испытаний.

Изобретение относится к ядерной энергетике в области управления внутриреакторными процессами и может быть использовано при проведении испытаний твэлов в режиме циклического изменения мощности в исследовательском ядерном реакторе. Размещают испытываемые твэлы одновременно в двух каналах реактора с близкими нейтронно-физическими характеристиками, оснащенных экранами, предназначенными для подачи газообразного поглотителя, выводят реактор на мощность и меняют поглощающую способность и соответственно мощность твэлов в каналах за счет изменения давления газообразного поглотителя в экранах. Технический результат - расширение экспериментальных возможностей моделирования происходящих процессов. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ испытания в исследовательском ядерном реакторе твэлов в режиме циклического изменения мощности, заключающийся в том, что размещают испытываемые твэлы одновременно в двух каналах реактора с близкими нейтронно-физическими характеристиками, оснащенных экранами, предназначенными для подачи газообразного поглотителя, выводят реактор на мощность, меняют поглощающую способность и соответственно мощность твэлов в каналах путем изменения давления газообразного поглотителя в экранах, причем при снижении давления газообразного поглотителя в экране одного канала синхронно увеличивают давление газообразного поглотителя в экране другого канала.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что диапазон изменения мощности твэлов регулируют изменением давления газообразного поглотителя в экранах каналов.