Устройство управления мощностью петлевого канала ядерного реактора Советский патент 1985 года по МПК G21C7/22 

1 10

Изобретение относ1-гтся к технике ядерных реакторов. Оно пре.п.наз пачено для автономного управления МОЩНОСТЬРО петлевого канала ядерного реактора пpeи r щecтвeннo в целях исследования твэлов на динамические нагрузки.

1 звестно устройство для унравлпния мощностью петлевого канала, со,тержг щее регулировочные стержни системы управления и зал(яты СУЗ реактора l |.

Недостками этого устройства являются неравномерное по высоте петлевого канала управляющее воздействие на энерговыделение в канале и сильное влияние на энерговыделение соседних каналов реактора в целом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для управления мощностью петлевого канала ядерного реактора включающее газовый орган управления, размеп енный в петлевом канале коаксиально его оси и соединенный с регулятором давления газа-поглотителя Недостаточная автономность управления такого устройства обусловлена тем, что в процессе управления мощностью петлевогоканала возмущение реактивности реактора составляет О,2-0,3 р, что компенсируется регулируюир мн стержнями реактора.

Это приводит к нестационарным возмущения м радиально-азимутального энергораспределения реактора и создает дополнительную нагрузку автоматическому регулятору реактора.

Целью изобретения является повышение автономности управления; мощностью петлевого канала за счет уменьшения влияния устройства на реактивность и энергораспредедение ядерного реактора .

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемое устройство управления мощностью петлевого канала ядер} ого реактора, включающее газовый орган управления,, размещенный :§ петлевом канале коаксиально ero оси и соединенный с регулятором давления газа-поглотителя, содержит дополнительный газовый орган управления, размещенный коаксиально основному газовому органу управления и отделенный от него слоем теплоносителя-замедлителя, причем дополнитель-ньш газовый орган управления соединен

с регулятором даг;леju-iH газа-пог.чотителя .

Отличитс.пьной особенност} ю изобретения яв.гяется практ1:чески . |)Тсутстви1-; возмущений реактивности и энергораспределення при управлении мощностью потлевого канала. Это достигается за счет одновременного, но разнополярного (асинхронного) измене1ШЯ штотнссти газа-поглотителя в двух коаксиальных газовых органах, один из которых (основной) з} ачительно превосходит другой по отношению эффективности по моп(ности к эффективности по реактивности, где эффективность по мощности и эффективность по реактивности - степень изменения мощности г.:етлезого канала и реактивности реактора при единичном изменении плотности газа-поглотителя в органе управления с оотве тстве нно.

На чертеже представлен петлевой канал ядерного реактора 1 с размещ.еннымя в нем экспериментальной тепловьщ.еляющей сборной 2 и устройством для управления мощностью петлевого канала, содержащим основной газовый орган управления 3 и дополнительный газовьш орган управления 4,

Они выполнены в форме полых оболочек,, окр;,окающих экспериментальную

тепловыделяющую сборку

и разделены

сдоем теплоносителя-заме/щитедя ,5 петлевого канала 2, например обычной водой. Через отсечные клапаны 6 и 7 органы управления 3 и 4 подключены к регулятору давления газа-поглотителя 8 в них (регулируемому реверсному насосу).

Работает устройство следуюио-ш обра зом.

В исходном состоянии при максимально-возможной мощности тепловыделяющей сборки 2 газ-поглотитель нейтронов (гслий-3) Б органе управления 3 практически отсутствует,, сосредоточен Е органе управления 4 и прилегающей к не№ коммзникационной линии, В этом состоянии мощность тепловыделяющей сборки 2 ослаблена гелием-3 незначительно, поскольку эффективность по MoiriHocTH органа управления 4 невелика Для ослабления мощности тепловьщеляющей сборки 2 по заданном закону упра-вления открывают отсечные клапаны 6 и 7 и включают на требуемую производительность регулятор давления 8, который начинает перекачивать гелий-3 310 из органа управления 4 в орган управления 3. При этом ослабление мощности тепловыделяющей сборки 2 происходит без возмущения реактивности и энергораспределения ядерного реактора, так как объем органа управления 4 и прилегающей к нему коммуникационной линии выбран так, чтобы уравнять его по изменению реактивности органом управления 3, т.е. обьем органа управ ления 4 должен быть больше объема органа управления 3, так как последни имеет меньший радиус. Эффективность по мощности органа управления 4 значительно меньше, чем аналогичная эффективность органа управления 3 за счет меньшей плотности гелия-3 (больший объе,м) , большего радиуса и наличия слоя теплоносителязамедлителя 5 между ними. Основной 3 и дополнительный 4 орга ны управления размещены коаксиапьно в непосредственной близости друг от друга, поэтому в процессе работы не возмущают пространственное энерговыделение ядерного реактора изменения радиального энергораспределения в самом петлевом канале. После достижения мощностью тепловьщеляющей сборки 2 заданного уровня отсечные клапаны 6 и 7 закрывают, регулятор давления газа-поглотителя 8 отключают. При минимально возможной мощности тепловьщеляющей сборки 2 гелий-3 в органе управления 4 практически отсутствует и сосредоточен в органе управления 3. Для увеличения мощности тепловьщеляющей сборки 2 необходимо вновь открыть отсечные клапа ны 6, 7 и включить регулятор давления д газа-поглотителя 8 на требуемую производительность в реверсивном режиме, В этом случае гелий-3 протекает в обратном направлении из органа управления 3 в орган управления 4. Как и 45 в первом случае процесс увеличения 62 мощности не сопровож,чается нозмущсниями реактивности и энергораспределения ядерного реактора. Как показали расчеты, дополнительньш газовьш орган упраштения 4, представленный на чертеже, является наиболее прдпочтительным, так как .имеет наивысшее отнощение эффективности по реактивности к эффективности по мощности. Однако дополнительный газовый орган управления i может иметь и другую форму, например цилиндрического полого стержня, размещенного в центральном отверстии тепловыделяющей сборки 2. Такая форма дополнительного органа является предпочтительной при отсутствии или малой толщине слоя теплоносителя-замедлителя 5. Поскольку основной 3 и дополнительный 4 органы управления имеют различные радиусы (и могут иметь различные толщины) для выравнивания по реактивности следует изменить объем коммуникационной линии, прилегающей к органу управления 4, например, путем присоединения к ней ресивера нужного объе.ма, В этом случае они будут работать в различных диапазонах изменения давления газа-поглотителя. Изобретение обеспечивает практически полную автономность управления мощностью петлевого канала без возмущения реактивности и энергораспределения ядерного реактора в процессе управления, в то время как базовый объект-прототип создает в процессе работы динам1-1ческие возмущения по реактивности до 0,3j3, а по энергораспределению до 5%. Кроме того, данное техническое решение повышает надежность автоматического регулятора ядерного реактора, так как снижает интенсивность его работы (устраняет необходимость компенсировать возмущения, реактивности от петлевого эксперимента) , и достаточно просто в реализации.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ .УПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТЬЮ ПЕТЛЕВОГО КАНАЛА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА, включающее газовый орган управления, размещенный в петлевом канале коаксиально его оси и соединенный с регулятором давления газа-поглотителя, отличающееся тем, что, с целью повьшения автономности управления мощностью петлевого канала за счет уменьшения влияния устройства на реактивность и энергораспределение ядерного реактора, устройство содержит дополнительный газовьш орган управления, размещенный коаксиально основному газовому органу управления и отделенный от него слоем теплоносителя-замедлителя, причем дополнительный газовый орган SP управления соединен с регулятором давления газа-поглотителя. СО о ю