Способ контроля кипения натрия в активной зоне быстрого реактора Советский патент 1991 года по МПК G21C17/00 

Изобретение относится к области атомной техники и может быть исполь зовано в энергетическихИ экспери ментальных ядерных реакторах с жидкометаллическим теплоносителем для контроля развития процесса кипения нат рия в реакторах на быстрых нейтрО нах.. .

Одной из аварийных ситуаций в работе реакторов с жидкометалличес КИМ теплоносителем является штавле ние тепловыделяющих элементов в от дельном пакете активной зоны. Этому процессу предшествует кипение натрия и осушение канала. -Для предотвращения подобной аварийной.ситуации ведут контроль за кипением теплоносителя в активной зоне.

Известен способ обнаружения закипания теплоносителя в ядерном реакторе, согласно которому улавливают . пары кипящего теплоносителя и по замыканию контактов системы контроля этими парами судят о закипании

Известный способ является малоэффективным, поскольку при локальном . вскипаний жидкометаплического теплоносителя пузырьки пара, попадая в недогретую жидкость, схлопываются . /

СО не достигая поверхности. .,

Наиболее близким по технической

aj 4; сущности к описываемому является способ контроля кипения натрия в активСХ) ной зоне быстрого реактора, заклю:лчающийся в том, что фиксируют импульсы нейтронного потока, возникающие при кипении натрия, и по параметрам этих импульсов судят о налиши про.цесса кипения..

Б известном способеза определяющий параметр принимаютфорг у спектра флуктуации нейтронногопотока в частот (0-1,5) Гц и(1-1000) Гц. Однако данный способ, определения закипания натрия в активной зоне ядерного реактора является недоста точно информативным, поскольку.ПОЗВО ляет определять только наличие заки пания Это в свою очередь обуславливает концепцию немедленной остановки реактора системой быстрой аварийной защиты при появлении соответствующе го сигнала, что приводит к резким термическим ударам Такие термичес кие удары понижают ресурс зксплуата ции элементов активной зоны и повышают вероятность выхода радиоактив кого топлива в теплоноситель. Целью изобретения является повышение информативности регистрируемых сигналов, - Указанная цель достигается тем, что дополнительно измеряют изменеI ние скорости нарастания амплитуды пе реднего фронта импульса и по его величине и изменению судят о стадии, тенденции и скорости развития процес са кипения. Действительно, появление парового .пузыря внутри пакета вызывает изме:нение нейтронного потока во времени, (При зтом скорость изменения нейтронного потока пропорциональна скорости траста объема парового пузыря, которая в свою очередь определяется ве личиной избыточного тепловыделения, снимаемого за счет испарения, натрия Замещение парового пузыря натрием (Приводит к возврату нейтронного потока и первоначальному значению. При этом избыточное тепловыделение в пак те начинает использоваться для нагре ва вновь поступающего натрия до температуры кипения, а затем на испарение новой порции жидкого натрия Таким образом, эти процессы приводят к появлению импульсов нейтрон- ного потока, частота следования которых имеет тенденцию к росту при увеличении избыточного тепловьщеленияОднако в реальных условиях точного соответствия роста частоты следования импульсов росту избыточного тепловьщеленйя не наблюдается. Эту особенность можно объяснить следующ ми фактораии. Изменяются размеры зоны образования и существования пара по объему пакета из-за его разогрева. Замещаем 1Й жидкостью пар при своем движении препятствует подводу замещающей жидкости в область избыточного теплорыделения. Оба эти фактора оказывают влияние на временные характеристики процесса вытеснения пара из зоны кипения, приводя к выше отмеченному несоответствию. Оба процесса оказывают влияние, в основном на формирование заднего фронта импульсов нейтронного потока, который соответствует вытеснению паровой фракции. На основании изложенного следует, что фиксируя передний фронт импульсов нейтронного потока, соответствующих кипению, и изменяя скорость нарастания его амшштуды, можно судить о величине избыточного тепловьщкления, т,е, о стадии кипения, а измеряя скорость изменения скорости нарастания амплитуды пере днего фронта импульсов, можно определять скорость и тенденцию рйзвития кипения, На основании такой информации можно принимать более обоснованное решение об управлении реактором. Таким образом, скорость нарастания переднего фронта импульсов нейтронного потока, возникаю1Щ1х при кипении натрия, может служить основным параметром, позволяющим более точно судить о процессе кипения натрия в активной зоне реактора. Способ контроля кипения натрия в активной зоне быстрых реакторов заключается в следующем. Измеряемый ток нейтронных камер отфильтровывают от фснрвых шумов, сопровождающих работу реактора. Затем при появлении периодических колебаний определяют знак н скорость нарастания переднего фронта импульса. По знаку изменения амплитуды в дальнейшем судят о принадлежности измеряемой части сигнала к переднему или заднему фронту импульса. По величине скорости нарастания переднего .фронта импульса судят о стадии закипания, а по изменению скорости нарастания переднего .фронта судят о тенденции и о скорости развития ки- . пения, Прнмер реализации способа. На реакторе БН-350 проведены эксперименты по кипению, натрия в пакете активной зоны. Эксперимент проводился с использованием специального кипящего пакета, который вводился в активную зону Кипение в этом пакете достигалось дросселированием расхода и Y -нагревом вольфрамовых стержней. Блок-схема cHCTeNfti, используемой для регистрации кипения в данном эксперименте, изображена на Сигналы со штатной нейтро}1ной камеры I поступали на фильтры 2, после фильтрации на усилитель 3, а затем - на самописец А Вид зарегистрированного на самописце сигнала приведен на фиг.2. Как видно из этого графика, при наличии постоянного контроля можно легко выделить передний фронт импульса нейтЮЗ6 ронного потока и измерить его харак теристик.и. За базу сравнения можно принять способ обнаружения кипения натрия с помощью корреляции акустических и нейтронных шумов. По срав- ненин с ним предлагаемый способ позволяет обнаруживать не только факт закипания, но .и оценить стадию, тенденцию и скорость развития кипения. Это позволяет принимать более правильные решения по управлению реактором в рпссматриваем))1х ситуациях . Данный способ позволяет обнаруживать не только факт закипания, но и оценивать стадию, тенденцию и скорость развития кипения, что позволяет при)шмать более обоснованные решения по управлению реактором

СПОСОБ КОНТРОЛЯ КИПЕНИЯ НАТРИЯ В АКТИВНОЙ ЗОНЕ БЫСТРОГО РЕ АКТОРА, заключагацийся в том , что фиксируют импульсы нейтронного по тока, возникающие при кипении натрия, и по параметрам этих импульсов судят о наличии процесса кипения, о т л и- чающийся тем, что, с целью повышения информативности регистрируемых сигналов, измеряют изменения скорости нарастания амплитуды переднего фронта импульса и по его личине и.изменению судят о стадии, тенденции и скорости развития процес са кипения.

А.от.ед

-/

2-Фшг.1

t,MUH

/MUfi

фиг г