Устройство для регулирования плотности нейтронного потока Советский патент 1985 года по МПК G21C7/22 

о

о f Изобретение относится к технике ядерных реакторов и предназначено для регулирования плотности направленного нейтронного потока, преимущественно на выходе горизонтальных экспериментальных каналов ядерных реакторов. Изпес тцр.,устроййтво регулирования плотности нейтронно-го потока, состоящее из размещеййого в нейтрон ном потоке газовог о регулирующего .органа и регулятор давления газа Не Bf зтом органе, содержащего запорную йрйатуру, ресиверы высокого и низкого давления, между которыми включен-насос CJНедостатками устройства являются невысокая надежность вследствие загрязнения газового контура устрой ства парами масла от насоса,, протеч запорной арматуры, проникновения радиоактивного трития (продукта взаимодействия Не с нейтронами ) в окружающую атмосферу через сальнико вые уплотнения; невысокая точность вследствие запаздывания на срабатывание запорной арматуры (клапаны fvl с, вентили с приводом 71с). Наиболее близким по технической сзпцности и достигаемому результату к изобретению является устройство регулирования плотности нейтронного потока, содержащее регулирующий орган и усилитель давления, выполненные в виде соединенных между собой объемов, заполненных газом-поглотителем нейтронов Устройство не содержит сальниковых .уплотнений, паров масла, запорной арматуры. Недостатками этого ус ройства являются паразитное поглощение нейтронов и узкий диапазон регулирования из-за начального давления FQ и ограниченного коэффициен та его усиления К (обычно КЧЮ). Ослабление плотности нейтронного потока Vo t проходящего через слой газа-поглотителя нейтронов в, выраж ется формулой -ZapftP « - где Z. б(р -. микроскопическое сечение поглощения нейтронов на единицу давления газа при нормальной температуре (для 1,2 см МПа Р - давление газа в диапазоне PeiP КРо. 82 Из формулы (1 ) следует, что в силу экспоненциальной зависимости / от давления паразитное ослабление от начального давления Р может быть значительным. Например, при К 2 отношение Чд / превьшает отношение if c/Хмин паразитное ослабление превьшает диапазон регулирования. Уменьшить это ослабление без сужения диапазона регулирования в данном устройстве невозможно . Целью изобретения является расширение диапазона регулирования путем исключения паразитного поглощения нейтронов. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для регулирования плотности нейтронного потока, содержащем регулирующий орган и .усилитель давления, выполненные в виде соединенных между собой объемов, заполненных газом-поглотителем нейтронов, регулирующий орган выполнен в виде ориентированного вдоль нейтронного потока сильфона, внутри которого вдоль его оси установлен ограничитель сжатия. Отличительной особенностью описываемого устройства регулирования . плотности нейтронного потока является выполнение регулирующего органа с переменной от нуля до в толщиной слоя газа-поглотителя нейтронов. Это достигается за счет образования его из сильфона и двух доньев, одно из которых вытянуто внутрь сильфона и является ограничителем его сжатия, а также за счет применения пружины сжатия, компенсирующей начальное растяжение сильфона. Позтому паразитное поглощение нейтронов от начального давления Р в устройстве практически отсутствует. Требуемый диапазон регулирования задается начальным давлением газа-поглотителя нейтронов и подбором жесткости пружины. На чертеже изображено устройство для регулирования плотности нейтронного потока. Регулирующий орган 1 расположен в зоне нейтронного потока 2 на выходе коллиматора 3 горизонтального зкспериментальиого канала. Регулирующий орган 1 выполнен из сильфона 4, ориентированного вдоль нейтронного потока 2. К торцам сильфона- 4 прикреплены крьшжа 5 и ограничитель сжатия 6, к которьм прикреплена пружина сжатия 7. Регулиру щий орган 1 установлен коаксиально коллиматору 3, при этом сильфон 4 направлен вдоль нейтронного потока с помощью держателя юстировочного устройства 8. Регулирующий орган I соединен с усилителем давления 9 трубкой 10. Усилитель давления 9 оборудован нагревателем 11 и охлажд ется вентилятором 12. Регулирующий орган 1 и усилитель давления 9 заполнены газом-поглотителем нейтронов Не 13. Устройство для регулирования пло ности нейтронного потока работает следующим образом. В исходном состоянии растяжение сильфона 4 от начального давления газа-поглотителя нейтронов полность скомпенсировано пружиной сжатия, т. крышка 5 упирается в ограничитель сжатия 6. Толщина газового слоя меж ду ними практически равна нулю. Поэтому на выходе регулирующего орган 1 плотность нейтронного потока ( максимальна и близка к плотности потока Уд на его входе. Для ослабления V следует включить нагреватель П, тогйа давление газа-поглотителя нейтронов в сильфоне 4 возрастет и сильфон 4 расщирится на величину 0 , определяемую жесткостью пружины сжатия 7 и упругостью.сильфона 4. Между крыщкой 5 и ограничителем сжатия 6 образуется слой .газа-погло тителя нейтронов толщиной ; Е , который создает ослабление плотности нейтронного потока 2 на выходе регу лирующего органа I. Максимальное ослабление V...... в устройстве регулир вания плотности нейтронного потока достигается при максимальном давлении Газа-поглотителя нейтронов, его величина равна и может быть задана с помощью подбора жесткости пружины сжатия с уче том упругости сильфона 4. Увеличение плотности нейтронного потока от ° 0 производится в обратном порядке. Мощность нагревателя 1I уменьшают, температура газа-поглотителя нейтронов в усилителе давления 9 снижается за счет охлалздения его корпуса. Интенсивность охлаждения повьвпает вентилятор 12. Одновременно с понижением температуры газа-поглотителя нейтронов в усилителе давления 9 уменьщается давление в регулирующем органе 1. Пружина сжатия 7 сжимает сильфон 4, уменьшая толщину слоя газа-: поглотителя нейтронов между крьшпсой 5 и ограничителем сжатия. Поглощающая способность регулирующего органа 1 уменьшается за счет уменьшения давления и толщины слоя газа-поглотителя нейтронов 13 в нем, возрастает . Если выключить нагреватель 11, то так будет продолжаться до тех пор, пока давление в описьюаемом устройстве не достигиет начальной величины, когда крьшпса 5 вновь упрется в ограничитель сжатия 6. Тогда плотность нейтро.нного потока 2 на выходе регулирующего органа 1 достигнет максимума, практически равного fg. Таким образом, регулирование V . происходит за счет одновременного изменения давления газа-поглотителя 13 в регулирующем органе 1 и толщины газового слоя .в регулирующем органе I, которая однозначно определяется равенством сил упругости пружины сжатия 7 и сильфона 4 силе давления газа-поглотителя нейтронов 13 на крьвпку 5 и ограничитель сжатия 6 сильфона 4 . Как показьшает простой расчет эффективности устройства регулирования плотности нейтронного потока по формуле (О , для регулирования плотности нейтронного потока в широком диапазоне достаточно небольших перемещений сильфона 4 величиной в несколько миллиметров. Например, ослабление плотности У 0,54 одостигается при fn 2/25,рР,акс. Если при нормальной температуре. МПа, то мм. : При тех же параметрах и К 2 (РО 0,5 МПа) замена прототипа предлагаемым устройством снижает паразитное ослабление плотности от V 0, до нуля, а диапазон регулирования расширяет ,c - 0,, до 1/ - 0,5Ч„ . Уменьшение паразитного поглощения нейтронов существенно (на 20-30%) повышает плотность нейтронного потока на выходе устройства регулирования и повышает экспериментальные возможности горизонтальных экспериментальных каналов и экономические показатели.

Кроме того, описываемое устройство существенно более надежно и безопасно. Например, скорость утеч ки газа-поглотителя нейтронов 13. в том числе и радиоактивного трития :) из устройства регулирования плотности нейтронного потока в атмосферу на.порядок меньше, чем в аналогичных устройствах Cl 1 за счет отсутствия сальниковых уплотнений. Кроме того, в устройстве ре гулирования плотности нейтронного потока нет насоса - источника паров масла, нет запорной арматуры,

090168

так

как в процессе регулирования давление газа во всех частях устройства одинаково. Непрерывный закон регулирования, реализованный в

5 описьтаемом устройстве, дает выигрыш в точности, размер которого зависит от величины запаздывания на срабатьшание запорной арматуры аналогичных устройств fl5 и динамических

10 характеристик регулируемой величины.

К достоинствам устройства следует отнести простоту конструкции, технологичность, и доступность элементной базы.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПЛОТНОСТИ НЕЙТРОННОГО ПОТОКА, содержащее регулирующий орган и усилитель давления, выполненные в виде соединенных между собой объемов, заполненных газом-поглотителем нейтронов,отличающееся тем, что, с целью расошрения Диапазона регулирования путем исключения паразитного поглощения нейтронов, регулирующий орган выполнен в виде ориентированного вдоль нейтронного потока сильфона, внутри, которого вдоль его оси установлен ограничитель сжатия. . о АЛ