Система защиты ядерного реактора Советский патент 1988 года по МПК G21C7/36 

р9 Од

Изобретение относится к технике ядерных реакторов и предназначено для аварийного останова ядерного реактора преимущественно канального типа.

Целью изобретения является повышение ядерной безопасности за счет исключения критичности реактора с газом-поглотителем при одновременном повьппении компенсирующей способности и быстродействия системы.

. На чертеже изображена система зашиты ядерного реактора.

Система защиты ядерного реактора состоит из охлаждаемого изнутри водой канала 1, в котором разметен стержень 2 аварийной защиты, подключенный к приводу через устройство 3 расцепления (сброса), Вокруг канала бифилярно навита трубчатая спираль, образующая коаксиальную оболочку 4 канала, наполняемую газом-поглотителем нейтронфв, например гелием-3. Оболочка расположена в той части канала, которая проходит через активную зону 5 реактора.

Оболочка соединена с двухпозици- онным регулятором 6 давления с одной стороны через впускной клапан 7, а с противоположной стороны (с другого конца трубки) - через выпускной клапан 8, зашунтированный дросселем 9. Впускной клапан 7 соединен по управляющему входу с устройством 3 сброса стержня, а вьтускной клапан управляется нижним концевым выключателем 10 стержня.

I

Регулятор состоит из источников

заданного (3-5 МПа) и нулевого (1КПа) давления, образованных, например, из ресиверов большой емкости и насоса-компрессора. Сечение дросселя таково, что постоянная времени истечения газа через него в несколько раз превышает постоянную времени заполнения оболочки газом по газовым коммуникациям, ведущим от оболочки к источнику заданного давления регулятора 6. Дросселирующие свойства названных коммуникаций (их длина, проходное сечение и т.п.) таковы, что время заполнения оболочки газом не превьшает 30% (а постоянная времени - 10%) времени аварийного ввода стержня. Практически, это время устанавливается равным 0,5-2 с, т.е. не более четверти времени ввода стержня.

Такое соотношение динамических характеристик элементов системы необходимо для обеспечения высокой

эффективности газовой защиты в условиях сильного интерференционн ого влияния стержня, а также для надежного поддержания нулевого давления газа в оболочке при нормальной эксплуатации реактора и эффективного дополнительного охлаждения оболочки при аварийном срабатьгаании.

Система работает следующим образом.

При нормальной эксплуатации.реактора сигнал аварии отсутствует, стержень 2 находится вверху и клапаны 7,8 закрыты. В оболочке 4 нет . газа-поглотителя нейтронов протечки

клапана 7, если таковые имеются, удаляются регулятором 6 через дроссель 9.

При аварийной ситуации сигнал

аварийной защиты приходит на управляющие входы клапана 7 и устройства 3 сброса, система сработает. Газ-поглотитель нейтронов из регулятора 6 через открытый клапан 7

быстро заполняет оболочку, обеспечивая форсирование защитных действий системы, и значительно медленнее выходит с другой стороны в регулятор 6 через дроссель 9, обеспечивая

дополнительное автономное охлаждение оболочки. После 1/4 - 1/3 времени аварийного ввода стержня 2 защитное действие газовой оболочки 4 быстро уменьшается вследствие интерференционного влияния падающего стержня, а к моменту выхода стержня на нижний концевой выклю атель - уменьшается в десятки раз и становится несущественным. При полном введении стержня.

срабатывает «ижний концевой выключатель 10 и открывается выпускной клапан 8, который обеспечивает улуч- щенное вакуумирование оболочки 4 регулятором 6. Впускной клапан 7 закрывается при исчезновении опасной ситуации по сигналу полного введения стержней или по другим признакам. Выпускной клапан 8 закрывается при снятии стержня 2 с нижнего концевого выключателя 10. Нулевое давление в оболочке 4 при нормальной работе реактора всегда надежно поддерживается дросселем 9, работа которого не зависит от исправности выпускного клапана 8, При этом нет опасности разгерметизации оболочки Д.

Конструкция реактора часто не позволяет сделать толтину оболочки канала более 10-15 мм, но этого вполне достаточно, чтобы обеспечить при давлении газа 1-2 МПа компенсирующую способность, близкую к половине компенсирующей способности стержня (без интерференции). Большего и не -требуется, так как полный отказ всех стержней аварийной зашиты крайне маловероятен. В то же время увеличение на порядок скорости вйода отрицательной реактивности в начале аварии, достигаемое с помощью предлагаемой системы, повышает ядерную безопасность реактора.

Система обеспечивает безопасность даже при крупных возмущениях реактивности, таких как запаривание технологических каналов реактора.

Важно, что при исправной стержневой защите в системе не сушествует ядерной опасности от разгерметизации газовой оболочки. При неисправности эта опасность устраняется благодаря принятому разделению системы на идентичные и автономные подсистемы с ограниченной эффективностью газовых оболочек.

Формула изобретения

- 1. Система зашиты ядерного реактора, содержащая по меньшей мере один канал со стержнем аварийной зашиты, оборудованным устройством сброса стержня, и с наполняемой газом-поглотителем нейтронов коаксиальной оболочкой, размещенной в зоне сильного интерференционного влияния

0

5

0

5

0

5

0

стержня и соединенной с регулятором давления газа, отличающаяся тем, что, с целью повьщ1ения ядерной безопасности за счет исклю- ч ения критичности реактора с газом- поглотителем нейтронов при одновременном повьш ении компенсирующей способности и быстродействия системы, регулятор давления выполнен двухпо- зиционным, состоящим.из источников заданного и нулевого,.соответствующего вакууму давления, оболочка подключена через дроссель к источнику нулевого давления, а через впускной клапан - к источнику заданного давления, причем .впускной клапан по управляющему входу соединен с входом устройства сброса стержня, а дроссель имеет постоянную времени истечения газа, превышающую постоянную времени запуска газа в оболочку, которая не превьшзает 10% времени аварийного ввода стержня.

2.Система защиты по п. 1, о т - личающаяся тем, что дроссель зашунтирован выпускным клапаном, который по управляющему входу соединен с нижним концевым выключателем стержня, а оболочка подключена к источникам с противоположных относительно газовой полости сторон,

3.Система защиты по пп. 1 и 2| отличающаяся тем, что состоит из по крайней мере двух автономных идентичных систем, компенсирующая способность оболочек которых ограничена, причем каждый канал содержит оболочки всех систем,

а каждая оболочка выполнена изтрубок , расположенных по всей длине . внутриреакторной части канала..

Изобретение относится к ядерным реакторам и предназначено для аварийного останова ядерного реактора преимушественно канального типа. Цель - повышение ядерной безопасности за счет исключения критичности реактора с газом-поглотителем при одновременном повышении компен сируюшей способности и быстродействия системы. Система зашиты реактора содержит канал 1, в котором размещен стержень 2 аварийной зашиты. Вокруг канала навита трубчатая спираль, образующая оболочку 4, подключенную через дроссель 9 к источнику нулевого давления. Источник ну- девого давления и заданного образуют двухпозиционный регулятор 6 давления. Впускной клапан 7 соединен по управляющему входу с устройством 3 сброса стержня 2. Дроссель 9 имеет постоянную времени истечения газа, превьшаютую постоянную времени запуска газа (например, гелия-3) в оболочку. Дроссель 9 может быть за- шунтирован вьтускным клапаном 8, который управляется нижним концевым вьшлючателем 10.стержня 2. Система может содержать, по крайней мере,. две автономные идентичные системы, компенсирующая способность оболочек которых ограничена. В этом случае каждый, канал содер.жит оболочку всех систем, а.каждая оболочка выполнена из трубок, расположенных по всей длине внутриреакторной части канала, 2 3.п. ф-лы, 1 ил. § j

Составитель С. Кочемазов

Редактор М. Бандура

Техред А.Кравчук

Заказ 3790/54 Тираж 395Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.

Корректор Л. Патай