ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР Советский патент 1995 года по МПК G21C7/12 

Изобретение относится к ядерной технике, а именно к ядерным реакторам с упругими поглощающими органами.

Целью изобретения является повышение безопасности и экономичности реактора путем уменьшения непроизводительного захвата нейтронов и упрощение конструкции поглощающего органа.

На фиг. 1 представлен общий вид ядерного реактора.

На фиг. 2 (а) представлена схема поглощающего органа, выполненного с прогибом, направленным в сторону активной зоны, один конец которого жестко зафиксирован; на фиг. 2 (б) представлена схема поглощающего органа, выполненного с прогибом, направленным в сторону активной зоны, один конец которого жестко зафиксирован, а ко второму приложена осевая нагрузка; на фиг. 2 (в) представлена схема поглощающего органа, выполненного с прогибом, направленным в сторону активной зоны, а к обоим его концам приложена осевая нагрузка.

На фиг. 3 (а) представлена схема поглощающего органа, выполненная с прогибом, направленным в сторону активной зоны, оба конца которого закреплены с возможностью продольного перемещения; на фиг. 3 (б) представлена схема поглощающего органа, выполненного с прогибом, направленным в сторону активной зоны, концы которого закреплены с возможностью продольного перемещения, и к которому перпендикулярно приложена нагрузка; на фиг. 3 (в) представлена схема поглощающего органа, выполненного с прогибом, направленным в сторону активной зоны, концы которого закреплены с возможностью продольного перемещения, с нагрузкой, приложенной к поглощающему органу под углом.

На фиг. 4 (а) представлена схема поглощающего органа, выполненного с прогибом, направленным в сторону активной зоны, один конец которого жестко зафиксирован, а второй закреплен с возможностью продольного перемещения; на фиг. 4 (б) представлена схема поглощающего органа с приложенной к нему под углом нагрузкой, выполненного с прогибом, направленным в сторону активной зоны, один конец которого жестко зафиксирован, второй конец закреплен с возможностью продольного перемещения.

На фиг. 5 (а) изображена кривая нейтронного потока с двумя максимумами по высоте активной зоны; на фиг. 5 (б) представлена схема поглощающего органа, выполненного с прогибом, направленным в сторону активной зоны, разделенного на два отрезка, зафиксированных вместе их соединения, к обоим концам которого приложена осевая нагрузка; на фиг. 5 (в) представлена схема поглощающего органа, с приложенной к нему перпендикулярно или под углом нагрузкой, выполненного с прогибом, направленным в сторону активной зоны, и разделенного на два отрезка, зафиксированных в месте их соединения, концы которого закреплены с возможностью продольного перемещения.

На фиг. 6 (а) изображена кривая неравномерного распределения нейтронного потока по высоте активной зоны; на фиг. 6 (б) представлена схема поглощающего органа, выполненного с прогибом, направленным в сторону активной зоны, и разделенного на два отрезка, зафиксированных в месте их соединения, один конец которого жестко зафиксирован, а ко второму приложена осевая нагрузка; на фиг. 6 (в) представлена схема поглощающего органа, к которому перпендикулярно или под углом приложена нагрузка, выполненного с прогибом, направленным в сторону активной зоны, и разделенного на два отрезка, зафиксированных в месте их соединения, один конец которого жестко закреплен, второй конец закреплен с возможностью продольного перемещения.

Ядерный реактор включает в себя активную зону 1, в которой с зазорами установлены тепловыделяющие сборки 2. Вокруг активной зоны 1 напротив зазоров установлены упругие поглощающие органы 3, изготовленные, например, в виде металлических оболочек, заполненных поглощающим материалом. Поглощающие органы 3 выполнены с прогибом и прогиб направлен в сторону активной зоны 1.

Возможны разные варианты крепления поглощающих органов и приложения к ним деформирующей нагрузки.

Например, один конец поглощающего органа 3 жестко фиксируют, а к другому прикладывают нагрузку, деформирующую поглощающий орган в заданных пределах, или поглощающий орган 3 устанавливают вертикально и нагрузку прикладывают к обоим его концам, или оба конца поглощающего органа закрепляют с возможностью продольного перемещения и нагрузку прикладывают к поглощающему органу перпендикулярно или под углом.

Можно также один конец поглощающего органа закрепить с возможностью продольного перемещения, второй конец жестко зафиксировать и приложить нагрузку к поглощающему элементу перпендикулярно или под углом.

Кроме того, поглощающий орган может быть разделен на два отрезка 4 зафиксированных в месте их соединения. В этом случае нагрузку прикладывают к концам поглощающего элемента.

Когда поглощающий орган разделен на два отрезка 4, зафиксированных в месте их соединения, его концы могут быть закреплены с возможностью продольного перемещения. Тогда нагрузку прикладывают к поглощающему органу перпендикулярно или под углом.

Поглощающий орган, разделенный на два отрезка 4, жестко зафиксированных в месте их соединения, может быть одним концом жестко закреплен, а к другому его концу прикладывают нагрузку.

В случае, когда поглощающий орган разделен на два отрезка 4, зафиксированных в месте их соединения, один его конец можно закрепить жестко, а второй с возможностью продольного перемещения. При этом нагрузку прикладывают к оси поглощающего органа перпендикулярно или под углом.

Ядерный реактор работает следующим образом. К поглощающим органам 3, установленным вокруг активной зоны 1 так, что они своими прогибами оказываются направленными в сторону активной зоны, прикладывают нагрузку. Под действием этой нагрузки поглощающие органы деформируются, попадают в зазоры между тепловыделяющими сборками 2 и воздействуют на нейтронный поток, увеличивая или снижая нагрузку, изменяют величину прогиба поглощающих органов и, тем самым меняют количество поглотителя, введенного в активную зону 1.

В зависимости от характера распределения нейтронного потока по высоте активной зоны выбирают различные варианты крепления поглощающих органов.

В том случае, когда нейтронный поток по высоте активной зоны имеет форму синусоиды, наиболее эффективное регулирование реактора осуществляют с помощью поглощающих органов, один или оба конца которых закреплены, по крайней мере, с возможностью продольного перемещения. При указанном креплении поглощающих органов деформирующую их нагрузку прикладывают либо на концах, либо перпендикулярно или под углом к оси поглощающих органов и увеличивают стрелу прогиба стержня до тех пор, пока участок с максимальной кривизной не попадает в зазор между тепловыделяющими сборками 2 активной зоны 1. Меняя количество вводимого в активную зону 1 поглотителя, регулируют характер распределения потока нейтронов по высоте.

В ядерном реакторе с несколькими максимумами потока нейтронов, например, двумя, регулирование удобнее всего осуществлять с помощью поглощающих органов, разделенных на два отрезка, зафиксированных в месте их соединения, концы которых установлены с возможностью продольного перемещения. К указанным поглощающим органам прикладывают нагрузку перпендикулярно или под углом к их оси или на концах стержней и деформируют стержни, образуя два прогиба, смещенных относительно центра активной зоны. Регулируя величину прикладываемой нагрузки, меняют стрелы прогибов и количество введенного в разные части активной зоны поглотителя.

Когда характер распределения нейтронного потока в процессе компании меняется хаотично, регулирование проводят, прикладывая нагрузку к одному из отрезков, на которые разделены поглощающие органы.

После осуществления регулирования действующая нагрузка снимается и, так как управляющий орган обладает свойством упругости, он возвращается в исходное положение за пределы активной зоны. Воздействие поглощающего материала на активную зону прекращается.

Сушность изобретения: ядерный реактор включает активную зону, в которой с зазорами установлены тепловыделяющие сборки. Вокруг активной зоны напротив зазоров установлены упругие поглощающие органы, которые выполнены с прогибом, направленным в сторону зазоров. При приложении нагрузки и к концам органов регулирования они вдвигаются в зазоры активной зоны. Поглощающие органы могут быть выполнены из нескольких отрезков, соединенных шарнирами. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР, содержащий активную зону с установленными в ней с зазорами тепловыделяющими сборками и упругие поглощающие органы, к которым приложена нагрузка с возможностью изменения ее величины, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности и экономичности реактора путем уменьшения непроизводительного захвата нейтронов и упрощения конструкции поглощающего органа, поглощающие органы выполнены с прогибом и установлены вокруг активной зоны напротив зазоров между тепловыделяющими сборками, при этом прогибы поглощающих элементов направлены в сторону активной зоны и к поглощающим органам приложена нагрузка, деформирующая их в пределах заданного перемещения. 2. Реактор по п.1, отличающийся тем, что нагрузка приложена к одному из концов поглощающего органа, а другой его конец закреплен или к нему также приложена нагрузка. 3. Реактор по п.1, отличающийся тем, что поглощающие органы закреплены на своих концах с возможностью продольного перемещения, а нагрузка приложена к поглощающим органам перпендикулярно или под углом. 4. Реактор по п.1, отличающийся тем, что один конец поглощающих органов закреплен с возможностью продольного перемещения, а другой жестко зафиксирован, при этом нагрузка приложена к поглощающим элементам перпендикулярно или под углом. 5. Реактор по пп.1-4, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности регулирования активной зоны со сложным профилем распределения нейтронного потока по ее высоте, каждый поглощающий орган разделен на два отрезка, жестко зафиксированных в месте их соединения.