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

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано на энергетических и экспериментальных ядерных реакторах с жидкометаллическим теплоносителем для контроля процесса кипения в отдельном пакете в реакторах на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем.

Одной из рассматриваемых аварийных ситуаций в работе жидкометаллическик реакторов является плавление гепловыделяющих элементов в отдельном пакете активной зоны. Этому процессу предшествует .кипение натрия и осушение канала. Поэтому для предотвращения подобной аварийной ситуации ведут контроль за кипением теплоносителя в активной зоне.

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

Однако, этот способ является неэффективным, поскольку при локальном

вскипании );сидкометаллического теплоносителя пузырьки пара, попадая в н.едогретую жидкость, схлопываются, не достигая поверхности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к данному изобретению является способ контроля кипения натрия в активной зоне ядерного реактора, заклю- ч.ающийся в фиксации импульсов нейтронного потока,характерных для процесса кипения .натрия.

ъ

Однако данный способ контроля процесса кипення натрия в активной зоне ядерного реактора является малоинформативным, поскольку позволяет определять только наличие закипания. Это, в свою очередь, обусловливает концепцию немедленной остановки реактора системой быстрой аварийной защиты при появлении соответствующего сигнала, что приводит к резким термическим ударам. Такие термические удары понижают ресурс эксплуатации элементов активной зоны и повышают

вероятность выхода радиоактивного ; топлива в теплоноситель.

Целью изобретения является повы шение информативности способа, с

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе контро ля процесса кипения натрия в активной зоне ядерного реактора, заключающемся в фиксации импульсов нейтрон-iQ но го потока, характерных для процесса кипения натрия, определяют длительности импульсов {i промежутков между импульсами и по изменению йо времени отношения этих длительностей 15 судят о характере процесса кипения натрия.

Способ контроля процесса кипения натрия в активной зоне ядерного реактора осуществляется следующим образом,20 Измеряемый ток нейтронных камер отфильтровывают от фоновых шумов, сопровождающих работу реактора. Затем с помощью измерительной системы, определяют уровень сигнала в каждый 25 момент времени. В период, когда кипение в активной зоне- отсутствует, определяют допустимый, размах колебаний уровня сигнала. Задают уставку по величине несколько больше, чем зо допустимьш уровень, размаха колебаний, и в момент превышения этого уровня начинают отсчет времени. Затем, когда уровень текущего значения сигнала станет равен или меньше значения уста-,, вки, определяют длительность импульса, а в следующш момент превыщения текущего значения сигнала над уставкой определяют длительность времени между импульсами. По этим значениям находят дд отношение времен длительности импульса и промежутка между импульсами и следят за значением этого отношения и скоростью изменения .этого отношения. В .начальной стадии кипения длитесь- д ность импульса значительно меньше длител.ьности времени между импульсами, в то время как в режиме развитого кипения длительность импульса гораздо больше длительности времени между им- Q пульсами.

Действительно, появление парового пузыря внутри пакета вызывает изменение нейтронного потока во времени. В начальный период закипания из-за присущего натрию перегрева вся избы- , точная энергия тепловыделения снача.ла накапливается в натрии, а потом за короткое время высвобождается в

небольшой паровой объем, который, в свою очередь, попадая в недогретый натрий, схлопывается. При увеличении избыточной энергии тепловьщеления в период развитого кипения время существования парового пузыря внутри пакета увеличивается, что приводит к увеличению длительности импульса, и наконец, наступает момент, когда пакет полностью осушается и начинается его плавление.

Таким образом, вышеописанные процессы приводят к появлению импульсов нейтронного потока, отношение времен длительности которых к промежутку между импульсами, а также скорость изменения этого отношения характеризуют стадию, тенденцию и скорость развития аварийной ситуации. Пример реализации способа. На реакторе БН-350 были 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 У -нагревом вольфрамовых стержней-.

На фиг.1 изображена блок-схема системы, используемой для регистраци кипения в данном эксперименте; на фиг,2 - траектория фонового сигнала; на фиг.З - траектория отфильтрованного сигнала,соответствующая самой ранеей стадии зарегистрированного в эксперименте кипения; на фиг,4 траектория сигнала, соответствующего развитому кипению.

Регистрация сигнала проводилась следующим образом: сигналы со штатной не1;тронной камеры 1 поступали на фильтры 2, после фильтрации на усилитель 3, а затем на самописец 4,

Сравнивая полученные траектории, выделяли импульсы нейтронного потока и определяли отношение времени длительности импульса и промежутка между импульсами и по изменению этого отношения определяли характер процесса кипения натрия.

По сравнению с известными способами изобретение позволяет не только обнаруживать ( .закипания, но и оценивать стпдию,. тенденцию и скорость развития кипения. Это, в свою очередь, позволяет принимать более

правильные решения по управлению реактором.

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА КИПЕНИЯ НАТРИЯ В АКТИВНОЙ ЗОНЕ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА, заключающийся в фиксации импульсов нейтронного потока, характерных для процесса кипения натрия, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности способа, определяют длительности импульсов и промежутков между импульсами и по из менению во времени отношения этих длительностей судят о характере процесса кипения натрия.

Л .отпсд

А.отн.ед.

t,c /.отн.ед. Фиг Л