НЕЙТРАЛИЗАТОР ПРОДУКТОВ РАДИОЛИЗА Советский патент 1995 года по МПК G21F9/02 

Изобретение относится к ядерной энергетике и предназначено преимущественно для нейтрализации (путем рекомбинации) радиолитических газов в технологических контурах ядерного реактора.

Целью изобретения является повышение надежности функционирования нейтрализатора продуктов радиолиза.

Предлагаемый нейтрализатор рекомендуется устанавливать непосредственно в технологическом контуре реактора, например в канале активной зоны или сливном коллекторе, т. е. в тех газовых полостях, в которых скапливаются (образуются или выделяются из теплоносителя) радиолитические газы.

При таком выполнении нейтрализатора повышается надежность его функционирования, так как даже при случайном замачивании катализаторов они сразу не высушиваются рядом расположенными нагревательными стержнями. Наличие разветвленных газопроводящих проходов осевых, поперечных, сквозь катализаторы существенно облегчает подход радиолитических газов к катализаторам и отвод от них водяных паров. Выполнение нагревателей из нейтронопоглощающего материала позволяет использовать излучение реактора для дистанционного без электрического нагрева пространства кассеты катализаторов, а выполнение части нагревательных стержней из материала с большим сечением поглощения нейтронов позволяет повысить температуру при нагреве и облегчить, т.е. повысить эффективность реакции рекомбинации водорода. Замена керамических катализаторов на проволочные существенно снижает гидрофильные свойства их поверхности, способствует их практически мгновенному высыханию и значительно увеличивает проходное сечение газопроводящих проходов.

При реализации предлагаемого устройства отпадает необходимость в сложном и дорогостоящем оборудовании, становятся ненужными циркуляторы, поскольку нейтрализатор установлен непосредственно в технологическом тракте, преимущественно в верхней части газовой полости. Подход газовой смеси к катализаторам происходит без принудительной циркуляции, за счет уменьшения плотности газовой смеси при нагреве внутри нейтрализатора. Радиационное излучение, разлагающее воду на водород и кислород, может использоваться в предлагаемом нейтрализаторе для нагрева катализаторов температуры, обеспечивающей надежное окисление водорода, и для проведения рекомбинации, т.е. превращения водорода и кислорода в водяной пар. Этот пар, выйдя из нейтрализатора, в потоке технологической жидкости конденсируется и ею же отводится. Не требуется отдельная система транспортировки.

На фиг. 1 представлена схема установки нейтрализатора с цилиндрическими катализаторами и термоэлектронагревательными стержнями в газовой полости технологического аппарата вне активной зоны ядерного реактора; на фиг. 2 разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 нейтрализатор с радиационно-нагревательными стержнями в газовой полости технологического канала в активной зоне реактора; на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 нейтрализатор с поперечно расположенными нагревательными стержнями и катализаторами, на фиг. 6 сетчатый нейтрализатор.

Предлагаемый нейтрализатор содержит несущий элемент 1, к которому прикреплены его составные части: стержневой нагреватель 2 и кассета катализаторов 3. Стержни нагревателя 2 расположены внутри кассеты катализаторов 3, а газопроводящие проходы 4 образованы зазорами между указанными стержнями 2 и катализаторами 3. Между катализаторами 3 имеются газопроводящие проходы 5. Стержни нагревателя излучают тепло за счет подвода электрической энергии и радиационного нагрева. При электрическом нагреве стержни нагревателя 2 выполняются, как обычно, в виде термоэлектронагревателей (см. фиг. 1). При радиационном нагреве стержни нагревателя 2 выполняются из нейтронопоглощающего материала. Эти стержни, как правило, стальные, а часть их выполнена из материала с большим сечением поглощения нейтронов, например из поглотителя, используемого для органов управления реактивностью.

Катализаторы 3 могут быть выполнены в виде керамических цилиндров с нанесенными на их поверхности каталитическим веществом (см. фиг. 1 слева от оси). Они могут быть выполнены в виде проволоки, покрытой каталитическим веществом. В последнем случае газопроводящие проходы 4 и 5 дополняются проходами 6 сквозь катализаторы и представляют собой зазоры между витками винтовой навивки (см. фиг. 1-4) или ячейки сетки (см. фиг. 6).

В случае выполнения катализаторов 3 из проволоки с винтовой навивкой стержни нагревателя 2 расположены не только внутри кассеты, но и внутри самого катализатора.

Стержни нагревателя 2 могут быть расположены параллельно оси нейтрализатора (см. фиг. 1-3) или перпендикулярно ей (см. фиг. 5). Аналогично могут быть расположены и катализаторы 3. Газопроводящие проходы 4, 5, 6 при предлагаемом размещении указанных элементов нагревателя и катализатора обладают малым гидравлическим сопротивлением и продукты радиолиза могут проходить через них под действием конвекции.

В качестве каталитического вещества предлагается использовать платиновую чернь.

Цилиндрические регулярные платиновые катализаторы выпускаются в промышленном масштабе (цилиндриками длиной 40-60 мм, наружным диаметром 5,6 мм, осевым отверстием диаметром 1,5-2 мм, массой около 2 г). Проволочные катализаторы осваиваются в производстве.

Габариты нейтрализатора для установки в канал реактора весьма незначительны: наружный диаметр 50 мм, длина 200 мм.

Устройство работает следующим образом.

Из облучаемой воды в газовую полость, где установлен нейтрализатор, попадают радиолитические газы: водород и кислород. У нагревателя 2 они нагреваются, двигаются вдоль, поперек и сквозь катализаторы 3, по газоотводящим проходам 4,5,6. Водород окисляется на катализаторах 3, разогретых за счет внутреннего тепловыделения в них самих и в стержнях нагревателя 2, а главное, в сильно нагреваемых стержнях нагревателя 2, выполненных из материала с большим сечением поглощения нейтронов. Образующийся водяной пар отходит от нейтрализатора, конденсируется и смешивается с охлаждающей водой реактора.

Таким образом, подача газовой смеси к нейтрализатору производится за счет ее транспортировки в технологическом контуре, прокачкой вдоль катализатора за счет естественной конвекции, создаваемой нагревом катализаторов электрически или излучением до температуры, превышающей точку росы, а конденсация и отвод продуктов реакции производится технологической жидкостью ядерного реактора.

В случае установки предлагаемого нейтрализатора продуктов радиолиза на реакторе РБМ-К проблема нейтрализации водорода, образующегося в контуре СУЗ с концентрацией 12-18% может быть решена довольно экономичным способом (без специального дорогого оборудования).

Изобретение относится к нейтрализаторам продуктов радиолиза и предназначено для нейтрализации путем рекомбинации радиолитических газов в технологических контурах ядерного реактора. Целью изобретения является повышение надежности функционирования нейтрализатора. Нейтрализатор содержит несущий элемент 1, к которому прикреплены стержневой нагреватель 2 и кассета катализаторов 3. Стержни нагревателя 2 расположены внутри кассеты катализаторов 3, при этом зазоры между ними образуют газопроводящие проходы 4. Зазоры между катализаторами образуют газопроводящие проходы. При электрическом нагреве стержни нагревателя 2 выполняются в виде термоэлектро нагревателей. При радиационном нагреве стержни нагревателя 2 выполнены из нейтронопоглощающего материала, причем часть стержней выполнена из материалов с большим сечением поглощения нейтронов. Катализаторы 3 могут быть выполнены в виде керамических цилиндров с нанесенным на их поверхности каталитическим веществом. Катализаторы 3 могут быть выполнены из проволоки и представлены в виде винтовой навивки или ячейки сетки. Устройство очень эффективно в системах жидкостного регулирования. 4 з. п. ф-лы, 6 ил.

1. НЕЙТРАЛИЗАТОР ПРОДУКТОВ РАДИОЛИЗА, содержащий стержневой нагреватель, кассету с катализаторами и газопроводящие проходы между катализаторами, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности функционирования, нагреватель размещен внутри кассеты катализаторов таким образом, что зазоры между стержнями нагревателя и катализаторами образуют дополнительные газопроводящие проходы. 2. Нейтрализатор по п.1, отличающийся тем, что стержни нагревателя выполнены из нейтронопоглощающего вещества, причем часть их из материала с большим сечением поглощения нейтронов. 3. Нейтрализатор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что катализаторы выполнены с газопроводящими проходами из металлической проволоки, покрытой каталитическим веществом. 4. Нейтрализатор по пп.1 3, отличающийся тем, что газопроводящие проходы в катализаторах выполнены в виде зазоров между витками винтовой навивки. 5. Нейтрализатор по пп.1 3, отличающийся тем,что газопроводящие проходы в катализаторах выполнены в виде ячеек сетки.