Способ аварийной защиты ядерного реактора Советский патент 1991 года по МПК G21C7/22 

Изобретение относится к технике ядерных реакторов и предназначено для быстрого останова реактора, преимущественно в качестве дополнительного средства, срабатывающего при необходимости после основной защиты.

Целью изобретения является повышение надежности аварийной защиты без ее дублирования.

На чертеже дана схема, поясняющая данный способ.

Устройство содержит ресивер 1 с газообразным поглотителем 2 (например ВРз), емкость 3, размещенную в реакторе и отделенную от ресивера герметизирующим элементом 4, например клапаном. Емкость содержит геттер 5, улавливающий поглотитель химически. Вещество геттера является слабо поглощающим нейтроны химическим реагентом, подобранным для газообразного поглотителя, например NaF для ВРз, и размещается по внутренней поверхности стенок емкости в виде покрытия с развитой поверхностью, например порошковой засыпки, пористого тела с жидким или газообразным реагентом и т.п., с учетом известных условий. Ресивер 1 с емкостью 3 охлаждаются теплоносителем 6, как правило это вода под давлением выше, чем давление газообразного поглотителя в емкости 3 после срабатывания устройства.

о

00

00

Способ реализуется следующим образом.

В исходном состоянии газообразный поглотитель 2 находится под давлением примерно 0,2-2 МПа (это давление выбирается, чтобы с учетом объемов ресивера 1 и емкости 3 после срабатывания защиты давление в емкости 3 было в пределах 0,1-0,5 МПа, что более точно определяется в конкретных условиях по диаметру емкости, поглощающей способности газа и требуемой эффективности защиты) в ресивере 1. Емкость 3 отвакуумирована и отделена от ресивера закрытым клапаном 4.

В аварийной ситуации вводят газообразный поглотитель 2 из ресивера 1 в емкость 3, открывая клапан 4. Газ за доли секунды заполняет емкость 3, осуществляет защитное действие, поглощая нейтроны и останавливая реактор, т.е. переводя его в подкритическое состояние. Затем улавливают поглотитель 2 химически, например по реакции NaF+BF3 NaBF4, с помощью вещества геттера 5 - реагента NaF. В течение нескольких минут поглощающий газ переходит в твердое состояние, сохраняя свою эффективность при соблюдении известного условия. Это условие гарантирует перевод в твердое состояние необходимой части газа и исключает за счет предусмотренных свойств насыщение геттера, локализацию поглотителя. Поглотитель сосредотачивается в веществе геттера 5 по периферии емкости, оптимально по ее длине, что обеспечивает высокую эффективность поглотителя, т.е. высокую компенсирующую способность емкости.

При разгерметизации емкости 3 из-за нарушения ее прочности под давлением теплоносителя 6 или по другим причинам теплоноситель 6 проникает в емкость 3. При этом эффективность поглощения нейтронов не ухудшается, так как поглотитель переведен в твердое состояние. Он уже не может вытечь и не может быть вытеснен теплоносителем, даже если его давление существенно превышает первоначальное давление газа в емкости 3.

Следует отметить, что при выборе конкретного варианта реализации способа надо

учитывать, что он осуществим только с химически активным газом. Время улавливания поглотителя определяется скоростью химической реакции, площадью поверхности вещества 3 и может составлять десятки секунд и более. Например, при улавливании по приведенной реакции оно составляет 1-2 мин.

Приведение устройства в исходное состояние (взвод защиты) осуществляется заменой геттера либо заменой устройства на новое с последующей перекачкой газа в снятом устройстве на специальном стенде. Помимо повышенной надежности при

высоком быстродействии устройство, реализующее данный способ, достаточно технологично. Улавливающее поглотитель вещество может быть просто засыпано в промежуток между стенками емкости и коаксиальной ей внутренней металлической сеткой.

Формула изобретения Способ аварийной защиты ядерного ре- актора, заключающийся во введении газообразного поглотителя нейтронов в управляющий объем (емкость) реактора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности аварийной защиты без ее дублирования, химически улавливают газообразный поглотитель в предварительно размещенном в емкости, слабо поглощающем нейтроны веществ геттере, переводя газообразный поглотитель в твердое состо- яние с помощью геттера, причем геттер распределяют в емкости вдоль ее границ, соблюдая условие

O.SK-Mnr/Kmr K- Мпг, где Мпг - масса поглощающего газа в емко- сти после срабатывания защиты;

m г -удельная на единицу длины I масса геттера;

I - наибольший размер емкости в единицах измерения, в несколько раз меньших величины I;

К- коэффициент, связывающий молярные массы геттера и поглощающего газа в химической реакции, приводящей к переходу газа в твердое состояние.

Изобретение относится к технике ядерных реакторов и может быть использовано как дополнительное средство после основной защиты для быстрого останова реактора. Целью изобретения является повышение надежности аварийной защиты без ее дублирования. Во время аварийной защиты ядерного реактора после введения газообразного поглотителя нейтронов в управляющий объем реактора (внутриреактор- ную емкость) химически улавливают газообразный поглотитель в предварительно размещенном в емкости слабо поглощающем нейтроны геттере. Газообразный поглотитель, вступая с геттером в реакцию, переходит в твердое состояние. Геттер распределяют внутри емкости вдоль ее границ, соблюдая условие 0.5К- МПг/1 -Mm, где Мпг - масса поглощающего газа в емкости после срабатывания защиты; mr -удельная на единицу длины I масса геттера; I - наибольший размер емкости в единицах измерения, в несколько раз меньших величины I; К- коэффициент, связывающий молярные массы геттера и поглощающего газа в химической реакции, приводящей к переходу газа в твердое состояние. 1 ил. сл